令和２年度

神戸大学先端融合研究環
統合研究領域
実績報告書

神戸大学先端融合研究環

目

次＜研究プロジェクトの名称＞○統合バイオリファイナリー研究プロジェクト・・・・・・・・・・・

１○先端膜工学研究プロジェクト・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ３５○惑星科学国際教育研究プロジェクト・・・・・・・・・・・・・・・ ５１○次世代サブサーフェスイメージングシステム・・・・・・・・・・・ ６８○マルチスケール計算生物学研究プロジェクト・・・・・・・・・・・ ７８○神経回路網シミュレーションモデル研究プロジェクト・・・・・・・ ８４

別紙１
様式（年次報告書）
令和

3年

5月

7日

令和２年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 統合バイオリファイナリー研究
部局・専攻・氏名 科学技術イノベーション研究科・近藤昭彦

研究代表者

外 部 資 金

科学研究費補助金

113,680 千円，

獲 得 実 績奨学寄附金

8,130 千円，特許出願件数21 件，

論文発表件数受託研究経費50,572 千円

共同研究経費111 件，

650,786 千円

著書数

9 件

割

分

２．構成員とその役割分担
氏
近藤

昭彦

吉田

健一

名

部局・専攻

役

科学技術イノベーション研究科

担

総括

科学技術イノベーション研究科・科学技 グラム陽性菌の細胞工場開発
術イノベーション専攻

荻野

千秋

工学研究科・応用化学専攻

バイオマス前処理、微生物育種蓮沼誠久

科学技術イノベーション研究科

バイオマス前処理、微生物育種

山地

秀樹

工学研究科・応用化学専攻

バイオプロセス

西野孝

工学研究科・応用化学専攻

バイオマテリアル評価

森敦紀

先端膜工学研究センター・膜材料
合成化学研究部門

バイオマス材料の化学変換
バイオ生産物精製用多孔膜の設松山秀人

工学研究科・応用化学専攻

大村直人

工学研究科・応用化学専攻

バイオマス前処理、撹拌操作

西山

覚

工学研究科・応用化学専攻

MOF を用いた水素移行反応評価田中勉

工学研究科・応用化学専攻

微生物育種

丸山

達生

工学研究科・応用化学専攻

1

計

生物資源を用いたバイオマテリ
アル創製バイオ生産物精製用多孔膜の作

神尾英治

工学研究科・応用化学専攻

石井純

科学技術イノベーション研究科

微生物細胞工場の開発

石川周

科学技術イノベーション研究科

微生物細胞工場の開発

芦田均

農学研究科・生命機能科学専攻

食品因子の機能性評価大澤朗

農学研究科・生命機能科学専攻

水野雅史

農学研究科・生命機能科学専攻

今石浩正

バイオシグナル総合研究センター

バイオテクノロジー

金丸

研吾

農学研究科・生命機能科学専攻

植物生育促進物質の分子機構山崎将紀

農学研究科・資源生命科学専攻

バイオマス利用のイネ遺伝育種

橋本堂史

農学研究科・生命機能科学専攻

上曽山博

農学研究科・資源生命科学専攻

竹中慎治

農学研究科・生命機能科学専攻

本田和久

農学研究科・資源生命科学専攻

富永圭介

分子フォトサイエンス研究センター

製

腸管内の食品因子と細菌叢の動態
腸管を介した食品因子の生理機
能

非栄養素の体内動態と機能性評
価
飼料素材の機能性評価
新規微生物酵素の検索と特性解析
飼料素材の機能性評価
先端的分光計測手法を用いた、バ
イオプロダクション関連分子の測定
先端計測法によるソフト界面の大西洋

理学研究科・化学専攻

三村徹郎

理学研究科・生物学専攻

植物材料作成支援、生理解析支援

理学研究科・化学専攻

分離・反応プロセス

林

昌彦

計測評価

秋本

誠志

理学研究科・化学専攻

光合成初期過程の精密観測吉田優

医学研究科･医科学専攻

メタボローム解析

2

田中

成典

システム情報学研究科・計算科学専攻

生体分子シミュレーション

西田敬二

科学技術イノベーション研究科

ゲノム編集

柘植

謙爾

科学技術イノベーション研究科

ゲノム合成

科学技術イノベーション研究科

腸内細菌叢モデルの開発

佐々木

大介

3

３．研究成果の概要等について
本拠点では、バイオマス育種を含めた資源の有効活用技術を開発し、それらを用いて微生物によって目的物質を発酵生産する技術を開発する。続いてその下流の化学合成や分離
精製、物質の安全性評価に至る、バイオリファイナリーを統合的な確立を行っている。以下に、各研究者及び研究グループの研究成果の概要を示す。
【蓮沼誠久】微細藻類やシアノバクテリアを利用したバイオモノマー生産や機
能 性 物 質 生 産 に 関 す る 技 術 開 発 に 取 り 組 ん だ 。ま た 、微 生 物 の 物 質 生 産 能 力 を 短期間で向上させるための方法論の開発に取り組んだ。
【 西 田 敬 二 】切 ら な い ゲ ノ ム 編 集 技 術 と し て よ り 応 用 性 を 高 め る た め 、特 に オ フターゲット効果を低減した改良を行うべく、タンパク質工学的手法により改変候補を作成、有望な候補を試験して絞り込んだ。
【 田 中 勉 】バイオリファイナリーで重要な微生物の育種を行った。大腸菌、コリネ型細菌、酵母における代謝工学及び表層工学技術を構築し、物質生産に成功した。
【 山 地 秀 樹 】バ イ オ リ フ ァ イ ナ リ ー に お け る 利 用 を 視 野 に 入 れ 、微 生 物 細 胞 や 昆虫 細 胞 を 用 い た 有 用 物 質 の 高 生 産 技 術・プ ロ セ ス の 開 発 に 取 り 組 ん で い る 。本 年
度は、インフルエンザウイルスの 2 種の表面タンパク質の遺伝子を発現する組換え昆虫細胞を作製し、インフルエンザウイルス様粒子を高分泌生産することに成功した。
【 森 敦 紀 】バ イ オ マ ス 由 来 の 糖 類 か ら 容 易 に 変 換 可 能 で あ る 物 質 、フ ル フ ラ ー ルを原料としてポリアミドの合成に成功した。遷移金属触媒を用いるカップリン
グ反応を利用することで得られるフラン化合物の二量体をモノマーとし、種々の １ 、ω － ジ ア ミ ン と 重 縮 合 し 、フ ラ ン 系 ポ リ エ ス テ ル に 比 べ 高 融 点 な 高 分 子 を得 た 。ま た 、フ ラ ン 誘 導 体 と ベ ン ザ イ ン を 反 応 さ せ る こ と で バ イ オ 由 来 の フ ラ ン
骨格を、石油由来のナフタレン骨格へと変換する方法を開発した。
【 丸 山 達 生 】神 戸 大 学 が 得 意 と す る 分 離 膜 分 野 に お い て 、タ ン パ ク 質 分 子 種 を 識別する膜を開発した。遺伝子組み換えにより様々なタンパク質がテーラーメイ
ドで作製可能になったため、ペプチド性タグをつけたタンパク質を簡便にかつ
選 択 的 に 分 離 可 能 な 高 分 子 多 孔 膜 を 開 発 し た 。特 に 、高 分 子 多 孔 膜 表 面 に 反 応 性
官能基を提示させることにより、製膜後に狙い通りに膜を機能化する手法を開発 し た こ と に 意 義 が あ る 。こ れ に よ り 膜 の 基 本 性 能 を 維 持 し た ま ま 、分 子 式 別 納を付与できるようになった。
【神尾英治】バイオプロセスにより生産された有用物質を培養液から効率良く
分 離 回 収 す る た め の 膜 濃 縮 法 と し て 、正 浸 透 膜 に よ る 分 離 回 収 、濃 縮 プ ロ セ ス に
関 す る 検 討 を 行 っ た 。 駆 動 溶 液 と し て 温 度 変 化 に よ り LCST 型 液 － 液 相 分 離 特性を示すイオン液体水溶液に着目し、その浸透圧は高温ほど低いことを明らかにし、低温での分離濃縮操作と高温での駆動溶液再生操作を行うことで正浸透膜プロセスを効率よく運転できる可能性を示した。
【 芦 田 均 】酵 素 合 成 グ リ コ ー ゲ ン (ESG)の 新 た な 機 能 性 と し て 、抗 炎 症 作 用 、都市 大 気 粉 塵 (PM2.5) か ら の 防 御 作 用 、な ら び に 紫 外 線 防 御 作 用 に つ い て 、作 用
機 序 を 検 討 し 、研 究 論 文 を 公 表 し た 。ま た 、ESG 以 外 の 食 品 因 子 、特 に ポ リ フ ェ
ノールの生体調節作用の解明を行った。フラボノイドの生活習慣病予防に関わる 研 究 が 主 な 研 究 対 象 で あ る 。例 え ば 、黒 大 豆 ポ リ フ ェ ノ ー ル に 関 し て は 、ヒ ト

4

試験で血管機能改善効果を見出すとともに、総説論文を公表した。
【 吉 田 健 一 】枯草菌を有用化学物質や酵素等を生産する細胞工場とする意義と展望を論
ずる研究論文をオランダ・フローニンゲン大学の van Dijl 教授と国際共著で公表した。
また、グラム陽性菌の接合伝達に関する英国ニューカッスルとの共同研究へ、マドリード
自治大とスイス・ヌーシャテル大のグループの加えて国際コンソを編成した。一方、ダイズ根粒を増強するバチルス属細菌の研究についてタイ・スラナリ－工科大学と共に国際共著論文を発表した。さらに新規の耐熱性バクテリオシンとその抵抗性遺伝子を解明して特許出願した。
【 大 澤 朗 】 日 本 人 潰 瘍 性 大 腸 炎 （ UC） 患 者 12 名 と 健 常 者 12 名 よ り 糞 便 検 体 を
採 取 し 、神 戸 大 学 ヒ ト 腸 内 細 菌 叢 モ デ ル（ KUHIMM）に て 30 時 間 の 培 養 を 行 った 。高 速 液 体 ク ロ マ ト グ ラ フ ィ ー に よ り 培 養 液 中 の 短 鎖 脂 肪 酸 濃 度 を 測 定 し た 。
そ の 結 果 米 国 人 UC 患 者 を 対 象 と し た 同 様 の 試 験 と は 対 照 的 に 日 本 人 の UC 患
者 で は 、 Faecalibacterium 属 で は な く 、 Roseburia 属 に 関 連 す る but が 減 少 す る こと 観 察 さ れ 、 こ れ に よ っ て 酪 酸 量 の 低 減 が 引 き 起 さ れ る と い う 異 な る UC 病 態
像 が 示 唆 さ れ た 。こ の 傾 向 は 糞 便 お よ び KUHIMM に 共 通 し て 認 め ら れ た こ と から 、 KUHIMM が UC に お け る 特 徴 的 遺 伝 子 動 態 も 再 現 で き る と い う 有 用 性 も 確認された。
【水野雅史】フコイダンと同時に摂取することでアレルギー抑制効果を増強させ る 食 品 を 探 索 し た 。そ の 結 果 、野 菜 類 で は ネ ギ お よ び タ マ ネ ギ に 、藻 類 で は ノリからの抽出物に増強効果が認められた。そこで活性が認められた野菜とそうでない野菜類中の各ポリフェノール類を比較したところ、ポリフェノールカク
テルの候補としてはケルセチンやケンフェロールなどのフラボノール類が見出され、それらを豊富に含んでいる豆苗やオクラが列挙された。
【 今 石 浩 正 】P450 酵素を用いた新たなバイオマーカーを開発し、それらを知財化した。
【 金 丸 研 吾 】植 物 バ イ オ マ ス の 増 産 に 資 す る 特 定 物 質 に つ い て 、生 育 阻 害 の 抑 制
又 は 緩 和 効 果 、と く に 酸 化 ス ト レ ス 緩 和 剤 と し て の 有 用 性 を 生 化 学・分 子 生 物 学的に示し、特許申請した。
【山崎将紀】稲わらを使ったバイオリファイナリーと食料生産を両立するイネ
新 系 統「 神 大 ５ 」が 育 成 で き た 。篤 農 家 で の 試 験 栽 培 も 開 始 し 、コ メ の 高 収 量 とバイオマス高生産性が確認できた。引き続き栽培技術の向上と年次変動を確認
し、品種登録を目指していく。
【 富 永 圭 介 】 サ ブ テ ラ ヘ ル ツ 帯 （ 30∼400 GHz） の 複 素 誘 電 率 を 測 定 す る こ と がで き る 時 間 領 域 分 光 装 置 を 製 作 し た 。電 磁 波 の 発 生・検 出 を 行 う 光 伝 導 ア ン テ ナ
においてストリップラインの間隔が広いものを選び、また電磁波の集光等に用いる光学系のサイズを大きくすることによりこれを実現した。この装置を用いて種々の樹脂のサブテラヘルツ帯のスペクトルを測定しデータベース化した。
【 大 西 洋 】 島津製作所が上市した SPM-8000FM 顕微鏡装置は JST 産学イノベーション
加速事業【先端計測分析技術・機器開発】（2005-2010 年）の成果であり、カンチレバー振
動共振の Q 値が低い液中環境において世界最高の力分解能（10 ピコニュートン）を発揮
する原子間力顕微鏡である。当該顕微鏡を用いて潤滑油界面・酸化チタン結晶・コロイド溶液に関連した界面の力学応答を 0.1 nm の空間分解能と 10 ピコニュートンの力分解能
で実験計測し、統計力学的に解釈するノウハウを収集した。
【 秋 本 誠 志 】 鉄 欠 乏 状 態 に あ る シ ア ノ バ ク テ リ ア で 見 ら れ る タ ン パ ク 質 （ IsiA）と光化学系Ｉの超複合体の構造を明らかにし、時間分解蛍光分光法により超複5合 体 中 で の 励 起 エ ネ ル ギ ー 移 動 過 程 を 調 べ た 。 IsiA が 選 択 的 な 発 現 制 御 機 構 を持ち、光合成光化学反応に必要な励起エネルギー供給を担っていることを明らかにした。シアノバクテリアの超強光ストレス耐性株を指向性進化実験によって獲得し、この細胞が強光ストレス環境下で生育するための鍵因子を世界で初めて明らかにした。
【 大 村 直 人 】本 研 究 で は 、二 種 類 の 大 型 撹 拌 翼 を 用 い て 、油 滴 分 散 相 を 有 す る バ
イ オ プ ロ セ ス に お い て 、撹 拌 が 培 養 特 性 に ど の よ う な 影 響 を 及 ぼ す か を 調 べ た 。
そ の 結 果 、撹 拌 に よ る 剪 断 力 が 強 い 方 が 、気 泡 径 お よ び 、油 相 の 液 滴 径 が 小 さ く
な り 、気 液 、液 液 界 面 積 が 増 大 す る こ と で 、物 質 移 動 が 促 進 さ れ る た め 、良 好 な
培養特性が得られることがわかった。
【橋本堂史】遊離アミノ酸（タンパク質を構成しないアミノ酸）であるオルニチンの体内動態についてマウスを用いて検討した。またオルニチンが、培養細胞レベルで肝細胞への脂肪蓄積を抑制することを明らかにした。
【西野孝】本研究グループでは，高分子材料の中でも，生分解性やバイオマス由来の原料から製造される結晶性高分子の潜在的力学物性評価に取り組んでいる。令和 2 年度では，
超臨界二酸化炭素中でのポリビニルアルコールへの生分解性側鎖の選択的修飾に取り組んできた。結果，ポリビニルアルコールの非晶領域にのみ，生分解性側鎖が導入され，結晶領域が保持された生分解性側鎖変性ポリビニルアルコールを合成することに成功した。本年度は，6 件の学術論文発表，4 件の総説・著書，8 件の招待講演を受けるとともに，学会などに おいて 36 件の発表をしている。さらに 1 件の受賞を受け， SIP，未来
社会 創造事業，NEDO などの外部資金も獲得している。
【上曽山

博】液状のエコフィードを給与するシステムを開発するための一環と し て 、含 水 飼 料 の 給与が肉用鶏の成長成績に及ぼす影響について調べ、その成長促進効果が飼料摂取量の増加に基づくこと、雌雄ともに認められることを明らかにした。
【本田和 久 】肉 用 鶏 の 免 疫 能 を 高 め る 飼 料 素 材 を 開 発 す る た め の 一 環 と し て 、

乳酸菌（死菌）の給与が肉用鶏の成長成績と免疫関連遺伝子の発現に及ぼす影響について調べ、その給与が消化管における IL-1β の発現を誘導することを明らかにした。
【佐々木大介】ヒト腸内細菌叢モデルの培養液を使用した嫌気的分離培養方法
を 考 案 し 、実 際 に 集 積 培 養 お よ び ロ ー ル チ ュ ー ブ 法 に よ る 分 離 を 行 な っ た 。短 鎖脂肪酸の産生細菌をターゲットにした分離を行なったところ、詳細な機能性は
未 評 価 で あ る が Bacteroidetes 門 や Firmicutes 門 に 属 す る 菌 株 を い く つ か 取 得 することができた。
【 石 井 純 】目 的 代 謝 物 の 高 生 産 を 可 能 と す る た め に 、遺 伝 子 発 現 を 緻 密 に 制 御 でき る 人 工 酵 母 細 胞 を つ く り だ す た め の 基 盤 技 術 開 発 を 進 め た 。本 年 度 は 、酵 母 の遺伝子スイッチを人工的に作りだす新たな手法を開発した論文が英国科学誌
Nature Communications に 掲 載 さ れ た 。ま た 、ピ キ ア 酵 母 に お い て タ ー ミ ネ ー
タ ー 配 列 が RNA 安 定 性 と 遺 伝 子 発 現 量 を 制 御 し て い る こ と を 発 見 し た 論 文 が
英 国 科 学 誌 Nucleic Acids Research に 掲 載 さ れ た 。

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４．論文・著書・特許出願リスト［論文］
論文名：Concentration of lipase from Aspergillus oryzae expressing Fusarium heterosporum by
nanofiltration to enhance transesterification
著者名：Wijaya, H., Sasaki, K., Kahar, P., Quayson, E., Rachmadona, N., Amoah, J., Hama, S.,
Ogino, C., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Processes, 8(4), 450, 2020
論文名：Bacillus coagulans SANK 70528 suppresses Enterobacteriaceae in the microbiota ofulcerative colitis in vitro and enhances butyrogenesis in healthy microbiota
著者名：Sasaki, K., Sasaki, D., Inoue, J., Hoshi, N., Maeda, T., Yamada, R., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Applied Microbiology and Biotechnology, 104(9), 3859-3867, 2020
論文名：Effective bifidogenic growth factors cyclo-Val-Leu and cyclo-Val-Ile producedby Bacillus subtilis C-3102 in the human colonic microbiota model
著者名：Hatanaka, M., Morita, H., Aoyagi, Y., Sasaki, K., Sasaki, D., Kondo, A., Nakamura, T.
掲載誌，巻，ページ：Scientific Reports, 10, 7591, 2020
論文名：High enzymatic recovery and purification of xylooligosaccharides from empty fruitbunch via nanofiltration
著者名：Wijaya H., Sasaki, K., Kahar, P., Rahmani, N., Hermiati, E., Yopi, Ogino, C., Prasetya,
B., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Processes, 8, 619, 2020
論文名：Sequentially addressable dielectrophoretic array for high-throughput sorting of largevolume biological compartments
著者名：Isozaki, A., Nakagawa, Y., Loo, MH., Shibata, Y., Tanaka, N., Setyaningrum, DL., Park,
JW., Shirasaki, Y., Mikami, H., Huang, D., Tsoi, H., Riche, CT., Ota, T., Miwa, H.,
Kanda, Y., Ito, T., Yamada, K., Iwata, O., Suzuki, K., Ohnuki, S., Ohya, Y., Kato, Y.,
Hasunuma, T., Matsusaka, S., Yamagishi, M., Yazawa, M., Uemura, S., Nagasawa, K.,
Watarai, H., Di Carlo, D., Goda, K.
掲載誌，巻，ページ：Science Advances, 6(22), eaba6712, 2020
論文名：In vitro human colonic microbiota utilises D-β-hydroxybutyrate to increase
butyrogenesis
著者名：Sasaki, K., Sasaki, D., Hannya, A., Tsubota, J., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Scientific Reports, 10, 8516, 2020
論文名：Optimizing real swine wastewater treatment efficiency and carbohydrate productivity of
newly microalga Chlamydomonas sp. QWY37 used for cell-displayed bioethanol
production
著者名：Qu, W., Show, PL., Hasunuma, T., Ho, S. H.
掲載誌，巻，ページ：Bioresource Technology, 305, 123072, 2020
論文名：Simultaneous increases in the levels of compatible solutes by cost‐effective cultivationof Synechocystis sp. PCC 6803
著者名：Iijima, H., Watanabe, A., Sukigara, H., Shirai, T., Kondo, A., Osanai, T.
掲載誌，巻，ページ：Biotechnology and Bioengineering, 117(6), 1649-1660, 2020
論文名：Metabolic engineering of E. coli for improving mevalonate production to promote
NADPH regeneration and enhance acetyl-CoA supply
著者名：Satowa, D., Fujiwara, R., Uchio, S., Nakano, M., Otomo, C., Hirata, T., Matsumoto,T., Noda, S., Tanaka, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Biotechnology and Bioengineeering, 117(7), 2153-2164, 2020
論文名：Base editors for simultaneous introduction of C-to-T and A-to-G mutations
著者名：Sakata, R,C., Ishiguro, S., Mori, H., Tanaka, M., Tastuno, K., Ueda, H., Yamamoto, S.,
Seki, M., Masuyama, N., Nishida, N., Nishimasu, H., Arakawa, K., Kondo, A., Nureki,
O., Tomita, M., Aburatani, H., Yachie, N.
掲載誌，巻，ページ：Nature Biotechnology, 38(7), 865-869, 20207

論文名：Case study on the environmental monitoring for biological manufacturing using Timelapse Shadow Image Analysis
著者名：Narutaki, S., Lee, I., Sugawara, Y., Akada, K., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Biologicals, 66, 1-8, 2020
論文名：Optimal ratio of carbon flux between glycolysis and the pentose phosphate pathway
for amino acid accumulation in Corynebacterium glutamicum
著者名：Murai, K., Sasaki, D., Kobayashi, S., Yamaguchi, A., Uchikura, H., Shirai, T., Sasaki,K., Kondo, A., Tsuge, Y.
掲載誌，巻，ページ：ACS Synthetic Biology, 9(7), 1615-1622, 2020
論文名：A possible beneficial effect of Bacteroides on faecal lipopolysaccharide activity andcardiovascular diseases
著者名：Yoshida, N., Yamashita, T., Kishino, S., Watanabe, H., Sasaki, K., Sasaki, D., Tabata, T.,
Sugiyama, Y., Kitamura, N., Saito, Y., Emoto, T., Hayashi, T., Takahashi, T., Shinohara,
M., Osawa, R., Kondo, A., Yamada, T., Ogawa, J., Hirata, K.
掲載誌，巻，ページ：Scientific Reports, 10(1), 13009, 2020
論文名：Complete and draft genome sequences of amino acid producing Corynebacterium
glutamicum strains ATCC 21799 and ATCC 31831 and their genomic islands
著者名：Kawaguchi, H., Sazuka, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Microbiology Resource Announcements, 9(32), e00430-20, 2020
論文名：Metabolic engineering of shikimic acid-producing Corynebacterium glutamicum fromglucose and cellobiose retaining its phosphotransferase system function and pyruvatekinase activities
著者名：Sato, N., Kishida, M., Nakano, M., Hirata, Y., Tanaka, T.
掲載誌，巻，ページ：Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 8, 569406, 2020
論文名：Pyruvate metabolism redirection for biological production of commodity chemicals inaerobic fungus Aspergillus oryzae,
著者名：Zhang, S., Wakai, S., Sasakura, N., Tsutsumi, H., Hata, Y., Ogino, C., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Metabolic Engineering, 61, 225-237, 2020
論文名： In vivo evaluation of the ZHER2-BNC/LP carrier encapsulating an anticancer drug and aradiosensitizer
著者名：Nishimura, Y., Ezawa, R., Morita, K., Nakayama, M., Ishii, J., Sasaki, R., Ogino, C.,
Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：ACS Applied Bio Materials, 3(11), 7743-7751, 2020
論文名：Glycosidic linkage structures influence dietary fiber fermentability and propionate
production by human colonic microbiota in vitro
著者名：Sasaki, D., Sasaki, K., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Biotechnology Journal, 15(10), 1900523, 2020 Cover Picture.
論文名：Prebiotic effects of yeast mannan, which selectively promotes Bacteroides
thetaiotaomicron and Bacteroides ovatus in a human colonic microbiota model
著者名：Oba, S., Sunagawa, T., Tanihiro, R., Awashima, K., Sugiyama, H., Odani, T., Nakamura,Y., Kondo, A., Sasaki, D., Sasaki, K.
掲載誌，巻，ページ：Scientific Reports, 10(1), 17351, 2020
論文名：Valorization of palm biomass waste into carbon matrices for the immobilization ofrecombinant Fusarium heterosporum lipase towards palm biodiesel synthesis
著者名：Quayson, E., Amoah, J., Rachmadona, N., Morita, K., Darkwah, L., Hama, S., Yoshida,A., Kondo, A., Ogino, C.
掲載誌，巻，ページ：Biomass and Bioenergy, 142, 105768, 2020
論文名：Multiple gene substitution by Target-AID base-editing technology in tomato
著者名：Uunziker, J., Nishida, K., Kondo, A., Kishimoto, S., Ariizumi, T., Ezura, H.
掲載誌，巻，ページ：Scientific Reports, 10(1), 20471, 20208

論文名：Consolidated bioprocessing of corn cob-derived hemicellulose: engineered
industrial Saccharomyces cerevisiae as efficient whole cell biocatalysts
著者名：Cunha, JT., Romani, A., Inokuma, K., Johansson, B., Hasunuma, T., Kondo, A.,
Domingues, L.
掲載誌，巻，ページ：Biotechnology for Biofuel, 13(1), 1-15, 2020
論文名：Immobilized lipases for biodiesel production: Current and future greening
opportunities
著者名：Quayson, E., Amoah, J., Hama, S., Kondo, A., Ogino, C.
掲載誌，巻，ページ：Renewable and Sustainable Energy Reviews, 134, 110355, 2020
論文名：Exchange of endogenous and heterogeneous yeast terminators in Pichia pastoris totune mRNA stability and gene expression
著者名：Ito, Y., Terai, G., Ishigami, M., Hashiba, N., Nakamura, Y., Bamba, T., Kumokita, R.,
Hasunuma, T., Asai, K., Ishii, J., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Nucleic Acids Research, 48(22), 13000-13012, 2020
論文名：Photoprotection mechanisms under different CO2 regimes during photosynthesis in agreen alga Chlorella variabilis
著者名：Ueno, Y., Shimakawa, G., Aikawa, S., Miyake, C., Akimoto, S.
掲載誌，巻，ページ：Photosynthesis Research, 144, 397-407, 2020
論文名：Structure of a cyanobacterial photosystem I surrounded by octadecameric IsiA antenna
proteins
著者名：Akita, F., Nagao, R., Kato, K., Nakajima, Y., Yokono, M., Ueno, Y., Suzuki, T., Dohmae.
N., Shen, J. R. Akimoto, S., Miyazaki, N.
掲載誌，巻，ページ：Communications Biology, 3, 232, 2020
論文名：Structural basis for assembly and function of a diatom photosystem I-light-harvestingsupercomplex
著者名：Nagao, R., Kato, K., Ifuku, K., Suzuki, T., Kumazawa, M., Uchiyama, I., Kashino, Y.,
Dohmae, N., Akimoto, S., Shen, J. R. Miyazaki, N., Akita, F.
掲載誌，巻，ページ：Nature Communications, 11, 2481, 2020
論文名：Acidic pH-induced modification of excitation energy transfer in diatom fucoxanthin
chlorophyll a/c-binding proteins
著者名：Nagao, R., Yokono, M., Ueno, Y., Shen, J. R., Akimoto, S.
掲載誌，巻，ページ：The Journal of Physical Chemistry B, 124, 4919-4923, 2020
論文名：Complete Genome Sequence of a Thermophilic Bacterium Aeribacillus pallidus PI8
著者名：Kita, K., Ishida, A., Tanaka, K., Ishikawa, S., Yoshida, K.
掲載誌，巻，ページ：Microbiology Resource Announcements, 9(17), e00224-20, 2020
論文名：Engineering Bacillus subtilis cells as factories: enzyme secretion and value-added
chemical production
著者名：Yoshida, K., Van Dijl, J. M.
掲載誌，巻，ページ：Biotechnology and Bioprocess Engineering, 25, 872-885, 2020
論文名：Co-inoculation of Bacillus velezensis strain S141 and Bradyrhizobium strains
promotes nodule growth and nitrogen fixation
著者名：Sibponkrung, S., Kondo, T., Tanaka, K., Tittabutr, P., Boonkerd, N., Yoshida, K.,
Teaumroong, N.
掲載誌，巻，ページ：Microorganisms, 7, 8(5), 678, 2020
論文名：Complete genome sequence of nitrogen-fixing Paenibacillus sp. strain URB8-2, isolated
from the rhizosphere of wild grass.
著者名：Kita, K., Ishikawa, S., Yoshida, K.
掲載誌，巻，ページ：Microbiology Resource Announcements, 9(36), e00814-20, 2020
論文名：Transient Kinetics of O2 Evolution in Photocatalytic Water-Splitting Reaction9著者名：Kosaka, T., Teduka, Y., Ogura, T., Zhou, Y., Hisatomi, T., Nishiyama, H., Domen, K.,
Takahashi, Y., Onishi, H.
掲載誌，巻，ページ：ACS Catalysis, 10, 13159-13164, 2020
論文名：Dopant Site in Indium-Doped SrTiO3 Photocatalysts
著者名：Sudrajat, H., Fadlallah, M., Tao, S., Kitta, M., Ichikuni, N., Onishi, H.
掲載誌，巻，ページ：Physical Chemistry Chemical Physics, 22, 19178-19187, 2020
論文名：Water Splitting Activity of La-Doped NaTaO3 Photocatalysts Sensitive to Spatial
Distribution of Dopants
著者名：Sudrajat, H., Kitta, M., Ito, R., Nagai, S., Yoshida, T., Katoh, R., Ohtani, B., Ichikuni,N., Onishi, H.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Physical Chemistry C, 124, 15285–15294, 2020
論文名：Intracellular self-assembly of supramolecular gelators to selectively kill cells of interest.
著者名：Maruyama, T., Restu, W. K.
掲載誌，巻，ページ：Polymer Journal, 52, 883-889, 2020
論文名：Hydrogel Formation by Short D-peptide for Cell-culture Scaffolds.
著者名：Restu, W. K., Yamamoto, S., Nishida, Y., Ienaga, H., Aoi, T., Maruyama, T.
掲載誌，巻，ページ：Materials Science and Engineering: C, 111, 110746, 2020
論文名：Computer-aided Semi-empirical Model of Interphase Mass and Enthalpy Transfer in a
Packed Column Distillation Process
著者名：Nishimura, G., Kataoka, K., Noda, H., Ohmura, N.
掲載誌，巻，ページ：Computer Aided Chemical Engineering, 48, 1-6, 2020
論文名：Impacts of the Surfactant Concentration on the Sedimentation Characteristics of Silica
Hard-Shell Microcapsules Containing Phase Change Materials
著者名：Usa, D., Hidema, R., Komoda, Y., Horie, T., Taniya, K., Ichihashi, Y., Ohmura, N.,
Nishiyama, S., Asano, H., Suzuki, H.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Chemical Engineering of Japan, 53(8), 431 – 437, 2020
論文名：Experimental study on mass transfer in a packed distillation column
著者名：Nishimura, G., Kataoka, K., Noda, H.,Yamaji, H., Ohmura, N.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Chemical Engineering of Japan, 53(8), 402-408, 2020
論文名：Gas Absorption Enhancement of Slug Flow in the Presence of Non-Porous Silica Fine
Particles
著者名：Iwamura, Y., Horie, T., Watabe, Y., Masuda, H., Wang, S., Hirai, K., Kumagai, N.,
Taniya, K., Ichihashi, Y., Komoda, Y., Ohmura, N.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Chemical Engineering of Japan, 53(8), 409-413, 2020
論文名：Oral administration of pineapple glucosylceramide improves defective epidermal
barrier function by restoring diminished level of TGF-β in the skin
著者名：Oka, S., Ohto, N., Kuwahara, H., Mizuno, M.
掲載誌，巻，ページ：European Food Research and Technology, 246(5), 867-874, 2020
論文名：Polysaccharides from Pyropia yezoensis f. narawaensis ameliorate type I hypersensitivity
through the secretion of interleukin 10
著者名：Yonekura, Y., Ueno, H., Minato, K., Mizuno, M.
掲載誌，巻，ページ：Food Science and Technogy Research, 26(6), 847-854, 2020
論文名：Free amino acid, phenolic, flavonoid, β-carroten, lycopene, dehydrotomatine, and αtomatine contents of peel powders prepared from commercial cherry tomatoes
著者名：Friedman, M., Sakakibara, H., Mizuno, M., Kim, D-H, Kozukue, N.
掲載誌，巻，ページ：Current Topics in Phytochemistry, 16, 1-16, 2020
論文名：Preparation and Characterization of Cellulose Nanofiber Cryogels as Oil Absorbents andEnzymatic Lipolysis Scaffolds
著者名：Sato, T., Mori, S., Septiyanti, M., Hongo, C., Matsumoto, T., Nishino, T.

10掲載誌，巻，ページ：Carbohydrate Research, 493, 108020, 2020
論文名：One-step biotinylation of cellulose paper by polymer-coating to prepare a paper-based
analytical device
著者名：Kaneko, K., Hara, M., Nishino, T., Maruyama, T.
掲載誌，巻，ページ：Analytical Chemistry, 92, 1978-1987, 2020
論文名：Strong reinforcement effects of nanodiamond on mechanical and thermal properties ofpolyamide 66
著者名：Morimune-Moriya, S., Yada, S., Kuroki, N., Ito, S., Hashimoto, T., Nishino, T.
掲載誌，巻，ページ：Composite Science and Technology, 199, 108356-108364, 2020
論文名：Structural Deformation of Elastic Polythiophene with Disiloxane Moieties underStretching
著者名：Shen, J., Kashimoto, M., Matsumoto, T., Mori, A., Nishino, T.
掲載誌，巻，ページ：Polymer Journal, 52, 1273-1278, 2020
論文名：Surface Modification and Adhesion Mechanism of Isotactic Polypropylene with Low
Energy Electron Beam Treatments
著者名：Matsumoto, T., Okumura, Y., Ichimura, M., Nakamura, H., Honda, K., Shibahara, M.,
Hirano, T., Yamada, H., Tanaka, R., Sakai, I., Kajiwara, A., Nishino, T.
掲載誌，巻，ページ：Langmuir, 36, 10846-10852, 2020
論文名：Butyralization of poly(vinyl alcohol) under supercritical carbon dioxide for ahumidity-resistant adhesive to glass substrates
著者名：Matsumoto, T., Yorifuji, M., Sugiyama, Y., Nishino, T.
掲載誌，巻，ページ：Polymer Journal, 52, 1349-1356, 2020 Cover Picture.
論文名：Enzymatically synthesized glycogen inhibited degranulation and inflammatory
responses through stimulation of intestine
著者名：Yoshioka, Y., Inoue, M., Yoshioka, H., Kitakaze, T., Furuyashiki, T., Abe, N., Ashida.
H.
掲載誌，巻，ページ：Journal Clinical Biochemistry and Nutrition, 67, 67-73, 2020
論文名：Enzymatically synthesized glycogen protects inflammation induced by urban particulatematter in normal human epidermal keratinocytes
著者名：Kitakaze, T., Yoshioka, Y., Furuyashiki, T., Ashida, H.
掲載誌，巻，ページ：Journal Clinical Biochemistry and Nutrition, 67, 29-35, 2020
論文名：Enzymatically synthesized glycogen prevents UVB-induced cell damage in normal
human epidermal keratinocytes
著者名：Yoshioka, Y., Kitakaze, T., Mitani, T., Furuyashiki, T., Ashida, H.
掲載誌，巻，ページ：Journal Clinical Biochemistry and Nutrition, 67, 36-42, 2020
論文名：Extracellular transglutaminase 2 induces myotube hypertrophy through G proteincoupled receptor 56
著者名：Kitakaze, T., Yoshikawa, M., Kobayashi, Y., Kimura, N., Goshima, N., Ishikawa, T.,
Ogata, Y., Yamashita, Y., Ashida, H., Harada, N., Yamaji, R.
掲載誌，巻，ページ：Biochimica Biophysica Acta: Molecular Cell Research, 1867, 118563,
2020
論文名：6- (Methylsulfinyl)hexyl isothiocyanate protects acetaldehyde-caused cytotoxicity
through the induction of aldehyde dehydrogenase in hepatocytes
著者名：Kitakaze, T., Yuan, S., Inoue, M., Yoshioka, Y., Yamashita, Y., Ashida, H.
掲載誌，巻，ページ：Archives of Biochemistry and Biophysics, 686, 108329, 2020
論文名：Bisacurone suppresses hepatic lipid accumulation through inhibiting lipogenesis andpromoting lipolysis
著者名：Ashida, H., Tian, X., Kitakaze, T., Yamashita, Y.
掲載誌，巻，ページ：Journal Clinical Biochemistry and Nutrition, 67, 43-52, 202011

論文名：The cacao procyanidin extract-caused anti-hyperglycemic effect was changed by theadministration timings
著者名：Hironao, K., Ashida, H., Yamashita, Y.
掲載誌，巻，ページ：Journal Clinical Biochemistry and Nutrition, 67, 61-66, 2020
論文名：Cacao polyphenols regulate the circadian clock gene expression and through glucagonlike peptide-1 secretion
著者名：Hironao, K., Mitsuhashi, Y., Huang, S., Oike, H., Ashida, H., Yamashita, Y.
掲載誌，巻，ページ：Journal Clinical Biochemistry and Nutrition, 67, 53-60, 2020
論文名：Prevention effect of quercetin and its glycosides on obesity and hyperglycemia throughactivating AMPKα in high-fat diet-fed ICR mice after long-term feeding
著者名：Jiang, H., Horiuchi, Y., Hironao, K., Kitakaze, T., Yamashita, Y., Ashida, H.
掲載誌，巻，ページ：Journal Clinical Biochemistry and Nutrition, 67, 74-83, 2020
論文名：Low dose of luteolin activates Nrf2 in the liver of mice at start of the active phase but
not that of the inactive phase
著者名：Kitakaze, T., Makiyama, A., Yamashita, Y., Ashida, H.
掲載誌，巻，ページ：PLoS ONE, 15, e0231403, 2020
論文名：Kaempferol modulates TCDD- and t-BHQ-induced drug-metabolizing enzymes andluteolin enhances this effect
著者名：Kitakaze, T., Makiyama, A., Nakai, R., Kimura, Y., Ashida, H.
掲載誌，巻，ページ：Food & Function, 11, 3668-3680, 2020
論文名：Black soybean improves the vascular function through an increase in nitric oxide and adecrease in oxidative stress in healthy women
著者名：Yamashita,Y., Wang, L., Nakamura, A., Nanba, F., Saito, S., Toda, T., Nakagawa, J.,
Ashida, H.
掲載誌，巻，ページ：Archives of Biochemistry and Biophysics, 688, 108408, 2020
論文名：4-Hydroxyderricin and xanthoangelol isolated from Angelica keiskei prevent
dexamethasone induced muscle loss
著者名：Yoshioka, Y., Samukawa, Y., Yamashita, Y., Ashida, H.
掲載誌，巻，ページ：Food & Function, 11, 5498-5512, 2020
論文名：The mechanisms of ameliorating effect of a green tea polyphenol on diabetic
nephropathy based on diacylglycerol kinase α
著者名：Hayashi, D., Wang, L., Ueda,S., Yamanoue, M., Ashida, H., Shirai, Y.
掲載誌，巻，ページ：Scientific Reports, 10, 11790, 2020
論文名：Kaempferol promotes glucose uptake in myotubes through a JAK2-Dependent Pathway
著者名：Kitakaze, T., Jiang, H., Nomura, T., Hironao, K., Yamashita, Y., Ashida, H.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Agricultural and Food Chemistry, 68, 13720-13729, 2020
論文名：Black soybean seed coat polyphenols promote nitric oxide production in the aorta
through the Akt/eNOS pathway
著者名：Domae, C., Ashida, H., Yamashita, Y.
掲載誌，巻，ページ：Functional Food in Health and Disease, 10, 330-343, 2020
論文名：Black soybean improves the vascular function and blood pressure: a randomized, single
blind, placebo controlled, crossover trail in human
著者名：Yamashita, Y., Nakamura,a., Nanba, F., Saito, S., Toda, T., Ashida, H.
掲載誌，巻，ページ：Nutrients, 12, 2755, 2020
論文名：Insights into the potential benefits of black soybean (Glycine max L) polyphenols on
lifestyle diseases
著者名：Yamashita, Y., Sakakibara, H., Toda, T., Ashida, H.
掲載誌，巻，ページ：Food & Function, 11, 7321-7339, 2020
論文名：Genetics and epistatic effects for grain quality and yield of three grain-size QTLs

12

identified in brewing rice (Oryza sativa L.)
著者名：Okada, S., Iijima, K., Hori, K., Yamasaki, M.
掲載誌，巻，ページ：Molecular Breeding, 40, 88, 2020
論文名：Landraces of temperate japonica rice have superior alleles for improving culm length
associated with lodging resistance
著者名：Chigira, K., Kojima, N., Yamasaki, M.,Yano, K., Adachi, S., Nomura, T., Jiang, M.,
Katsura, K., Ookawa, T.
掲載誌，巻，ページ：Scientific Reports, 10, 19855, 2020
論文名：Theoretical Modeling for Electronic Structure of Polyiodide Species Included in αCyclodextrin
著者名：Okuda, M., Hiramatsu, T., Yasuda, M., Ishigaki, M., Ozaki, Y., Hayashi, M., Tominaga,
K., Chatani, E.
掲載誌，巻，ページ：The Journal of Physical Chemistry B, 124, 4089-4096, 2020
論文名：Dynamic Behavior of Photogenerated Charge Carriers in Diketopyrrolopyrrole-Linked
Tetrabenzoporphyrin-Based Bulk Heterojunction Thin Films Probed with TimeResolved Terahertz Spectroscopy
著者名：Ohta, K., Hiramatsu, Y., Takahashi, K., Suzuki, M., Yamada, H., Tominaga, K.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 400, 112693,
2020
論 文 名 ： Molecular Mechanism of Acceleration and Retardation of Collective Orientation
Relaxation of Water Molecules in Aqueous Solutions
著者名：Moritsugu, N., Nara, T., Koda, S., Tominaga, K., Saito, S.
掲載誌，巻，ページ：The Journal of Physical Chemistry B, 124 (51), 11730-11737, 2020
論文名：Production of an antibody Fab fragment using 2A peptide in insect cells
著者名：Mizote, Y., Masumi-Koizumi, K., Katsuda, T., Yamaji, H.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Bioscience and Bioengineering, 130, 205–211, 2020
論文名：Production of influenza virus-like particles using recombinant insect cells
著者名：Matsuda, T., Tanijima, T., Masumi-Koizumi, K., Katsuda, T., Yamaji, H.
掲載誌，巻，ページ：Biochemical Engineering Journal, 163, 107757, 2020
論 文 名 ： Inorganic/organic nanocomposite ion gels with well dispersed secondary silica
nanoparticles
著者名：Yasui, T., Kamio, E., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：RSC advances, 10, 14451, 2020
論文名：Fundamental investigation of the gas permeation mechanism of facilitated transport
membranes with Co(salen)-containing ionic liquid as O2 carriers
著者名：Matsuoka, A., Kamio, E., Yoshioka, T., Nakagawa, K., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Separation and Purification Technology, 248, 117018, 2020
論文名：Fabrication of Porous Polyketone Forward Osmosis Membranes Modified with Aromatic
Compounds: Improved Pressure Resistance and Low Structural Parameter
著者名：Nakagawa, K. Uchida, K., Wu, L, C, J., Shintani, T., Yoshioka, T., Sasaki, Y., Fang, LF., Kamio, E., Shon, K. H., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Separation and Purification Technology, 251, 117400, 2020
論文名：Multistage osmotically assisted reverse osmosis process for concentrating solutions using
hollow fiber membrane modules
著者名：Nakagawa, K., Togo, N., Takagi, R., Shintani, T., Yoshioka, T., Kamio, E., Matsuyama,H.
掲載誌，巻，ページ：Chemical Engineering Research and Design, 162, 117-124, 2020
論文名：Preparation of inorganic/organic double-network ion gels using a cross-linkable polymer
in an open system
著者名：Kamio, E., Kinoshita, M., Yasui, T., Lodge, P. T., Matsuyama, H.

13

掲載誌，巻，ページ：Macromolecules, 53(19), 8529-8538, 2020
論文名：Effect of ligand structures on oxygen absorbability and viscosity of metal-containing
ionic liquids
著者名：Matsuoka, A., Kamio, E., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Molecular Liquids, 318, 114365, 2020
論文名：Gas permeation characteristics of TiO2-ZrO2-aromatic organic chelating ligand (aOCL)
composite membranes
著者名：Tachibana, T., Yoshioka, T., Nakagawa, K., Shintani, T., Kamio, E., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Membranes, 10, 388, 2020
論文名：Eect of SnxPty Alloy Structures in SnPt Bimetallic Nanoparticle Catalysts on Catalytic
Activity for Hydrogenation of Acetic Acid
著者名：Taniya, K., Takado, H., Ito, H., Horie, T., Ichihashi, Y., Tsang, C. S., Nishiyama, S.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Chemical Engineering of Japan, 53, 383-388, 2020
論文名：Gas Absorption Enhancement of Slug Flow in the Presence of Non-Porous Silica Fine
Particles
著者名：Iwamura, Y., Horie, T., Watabe, Y., Masuda, H., Wang, S., Hirai, K., Kumagai, N., Taniya,
K., Ichihashi, Y., Komoda, Y., Ohmura, N.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Chemical Engineering of Japan, 53, 409-413, 2020
論文名：Impacts of the Surfactant Concentration on the Sedimentation Characteristics of Silica
Hard-Shell Microcapsules Containing Phase Change Materials
著者名：Usa, S., Hidema, R., Komoda, Y., Horie, T., Taniya, K., Ichihashi, Y., Ohmura, N.,
Nishiyama, S., Asano, H., Suzuki, H.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Chemical Engineering of Japan, 3, 431-437, 2020
論文名：Identification of a repressor for the two iol operons required for inositol catabolism inGeobacillus kaustophilus
著者名：Yoshida, K., Shirae, Y., Nishimura, R., Fukui, K., Ishikawa, S.
掲載誌，巻，ページ：Microbiology (Reading) 167(1), doi: 10.1099/mic.0.001008, 2021
論文名：Artificially Designed Compositionally-Graded Sr-Doped NaTaO3 Single-Crystalline
Thin Films and the Dynamics of Their Photoexcited Electron-Hole Pairs
著者名：Konno, R., Maruyama, S., Kosaka, T., Katoh, R., Takahashi, R., Kumigashira, H.,
Ichikuni, N., Onishi, H., Matsumoto, Y.
掲載誌，巻，ページ：Chemistry of Materials, 33, 226-233, 2021
論文名：Preparation of affinity membranes using polymer phase separation and azido-containing
surfactants.
著者名：Morita, K., Takeda, S., Yunoki, A., Tsuchii, T., Tanaka, T., Maruyama, T.
掲載誌，巻，ページ：Colloids & Surfaces B, 611, 125802, 2021
論文名：Molecular design of pH-responsive helix peptides that can damage tumor cells
selectively
著者名：Sakurai, H., Nishimura, K., Yamamoto, S., Maruyama, T., Tamura, A.
掲載誌，巻，ページ：ACS Applied Bio Materials, 4, 2442–2452, 2021
論文名：Production of influenza virus proteins using recombinant insect cells
著者名：Matsuda, T., Tanijima, T., Masumi-Koizumi, K., Katsuda, T., Yamaji, H.
掲載誌，巻，ページ：MATEC Web of Conferences, 333, 07009, 2021
論文名：Optimization of 1,2,4-butanetriol production from xylose in Saccharomyces
cerevisiae by metabolic engineering of NADH/NADPH balance
著者名：Yukawa, T., Bamba, T., Guirimand, G., Matsuda, M., Hasunuma, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Biotechnology and Bioengineering, 118(1), 175-185, 2021
論文名：An ion-pair free LC-MS/MS method for quantitative metabolite profiling of microbial
bioproduction systems

14著者名：Takenaka, M., Yoshida, T., Hori, Y., Bamba, T., Mochizuki, M., Vavricka, C. J.,
Hattori, T., Hayakawa, Y., Hasunuma, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Talanta, 222, 121625, 2021
論文名：The alga Euglena gracilis stimulates Faecalibacterium in the gut and contributes toincreased defecation
著者名：Nakashima, A., Sasaki, K., Sasaki, D., Yasuda, K., Suzuki, K., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Scientific Reports, 11, 1074, 2021
論文名：Enhanced methane production from cellulose using a two-stage process involving abioelectrochemical system and a fixed film reactor
著者名：Sasaki, K., Sasaki, D., Tsuge, Y., Morita, M., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Biotechnology for Biofuels, 14, 7, 2021
論文名：Ultrahigh thermoresistant lightweight bioplastics developed from fermentation
products of cellulosic feedstock
著者名：Nag, A., Ali, MA., Kawaguchi, H., Saito, S., Kawasaki, Y., Miyazaki, S., Kawamoto,H., Nugroho Adi, DT., Yoshihara, K., Masuo, S., Katsuyama, Y., Kondo, A., Ogino,C., Takaya, N., Kaneko, T., Ohnishi, Y.
掲載誌，巻，ページ：Advanced Sustainable Systems, 5(1), 2000193, 2021
論文名：CRISPR-derived genome editing technologies for metabolic engineering
著者名：Nishida, K., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Metabolic Engineering, 63, 141-147, 2021
論文名：Comparative analyses of site-directed mutagenesis of human melatonin MTNR1A and
MTNR1B receptors using a yeast fluorescent biosensor
著者名：Nakamura, Y., Asama, R., Tabata, T., Morita, K., Maruyama, T., Kondo, A., Ishii, J.
掲載誌，巻，ページ：Biotechnology and Bioengineering, 118(2), 863-876, 2021
論文名：Growth stimulation of Bifidobacterium from human colon using daikenchuto in an invitro model of human intestinal microbiota
著者名：Sasaki, K., Sasaki, D., Sasaki, K., Nishidono, Y, Yamamori, A., Tanaka, K., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Scientific Reports, 11, 4580, 2021
論文名：Metabolic engineering of 1,2-propanediol production from cellobiose using betaglucosidase-expressing E. coli
著者名：Nonaka, D., Fujiwara, R., Hirata, Y., Tanaka, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Bioresource Technology, 329, 124858, 2021
論文名：Titanium oxide nano-radiosensitizers for hydrogen peroxide delivery into cancer cells
著者名：Morita, K., Nishimura, Y.,Nakamura, S., Arai, Y., Numako, C., Sato, K., Nakayama,
M., Akasaka, H., Sasaki, R., Ogino, C., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 198, 111451, 2021
論文名：Disruption of alpha-tubulin releases carbon catabolite repression and enhances enzyme
production in Trichoderma reesei even in the presence of glucose
著者名：Shibata, N., Kakeshita, H., Igarashi, K., Takimura, Y., Shida, Y., Ogasawara, W., Koda,
T., Hasunuma, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Biotechnology for Biofuels, 14(1), 39, 2021
論文名：Robust and flexible platform for directed evolution of yeast genetic switches
著者名：Tominaga, M., Nozaki, K., Umeno, D., Ishii, J., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Nature Communications, 12, 1846, 2021
論文名：Development of a method for fucoxanthin production using the haptophyte marine
microalga Pavlova sp. OPMS 30543
著者名：Kanamoto, A., Kato, Y., Yoshida, E., Hasunuma, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Marine Biotechnology, 23, 331-341, 2021 Cover Picture.
論文名：Inorganic/organic double-network ion gel membrane with high ionic liquid content for15

CO2 separation
著者名：Kamio, E., Minakata, M., Iida, Y., Yasui, T., Matsuoka, A., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Polymer Journal, 53, 137-147, 2021
論文名：HNb3O8 Nanosheet–Graphene Oxide Composite Membranes for Molecular Separation
著者名：Nakagawa, K., Kunimatsu, M., Yasui, K., Yoshioka, T., Shintani, T., Yasui, T., Kamio,
E., Hung, W. S., Lee, R. K., Tsang, E. C. S., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：ACS Applied Nano Materials, 4, 3455-3466, 2021
論文名：Estimation of linear and cyclic electron flows in photosynthesis based on 13C-metabolic
flux analysis
著者名：Yamamoto, C., Toyoshima, M., Ueno, Y., Kitamura, S., Akimoto, S., Toya, Y., Shimizu,
H.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Bioscience and Bioengineering, 131, 277-282, 2021
論文名：Basic pH-induced modification of excitation-energy dynamics in fucoxanthin
chlorophyll a/c-binding proteins isolated from a pinguiophyte, Glossomastix
chrysoplasta
著者名：Nagao, R., Yokono, M., Ueno, Y., Kato, K., Tsuboshita, N., Shen, R. J., Akimoto, S.
掲載誌，巻，ページ：Biochimical et Biophysica Acta, 1862, 148306, 2021
論文名：Molecular organizations and function of iron-stress-induced-A protein family in
Anabaena sp. PCC 7120
著者名：Nagao, R., Yokono, M., Ueno, Y., Suzuki, T., Kato, K., Kato, K., Tsuboshita, N., Jiang,
Y. T., Dohmae, N., Shen, R. J., Ehira, S., Akimoto, S.
掲載誌，巻，ページ：Biochimical et Biophysica Acta, 1862, 148327, 2021
論文名：Enhancement of excitation-energy quenching in fucoxanthin chlorophyll a/c-binding
proteins isolated from a diatom, Phaeodactylum tricornutum
著者名：Nagao, R., Yokono, M., Ueno, Y., Suzuki, T., Kumazawa, M., Kato, K., Tsuboshita, N.,
Dohmae, N., Ifuku, K., Shen, R. J., Akimoto, S.
掲載誌，巻，ページ：Biochimical et Biophysica Acta, 1862, 148350, 2021
論文名：Role of type I NADH dehydrogenase in Synechocystis sp. PCC 6803 underphycobilisome excited red light
著者名：Toyoshima, M., Yamamoto, C., Ueno, Y., Toya, Y., Akimoto, S., Shimizu, H.
掲載誌，巻，ページ：Plant Science, 304, 110798, 2021
論文名：Mutations in hik26 and slr1916 lead to high-light stress tolerance in Synechocystis sp.
PCC6803
著者名：Yoshikawa, K., Ogawa, K., Toya, Y., Akimoto, S., Matsuda, F., Shimizu, H.
掲載誌，巻，ページ：Communications Biology, 4, 343, 2021
［著書］
著 書：シランカップリング剤の最新技術動向（中村吉伸
脂界面におけるシランカップリング剤の効果」
著者名：西野孝
巻，ページ：第 5 章，第 11 項，177-187
発行所，発行年：シーエムシー出版，2020 年

監修）「セルロース繊維/樹著 書：水処理用分離膜の開発最前線（共著）
著者名：神尾英治
巻，ページ：第 4 章 1 節，193-204
発行所，発行年：シーエムシー出版，2020 年
書：脱石油に向けた CO2 資源化技術―化学・生物プロセスを中心に―，第Ⅲ編
物プロセス
著者名：蓮沼誠久
巻，ページ：第 2 章 ラン藻によるバイオコハク酸生産，247-254
発行所，発行年：シーエムシー出版，2020 年

著

16

生

著

書：新型コロナで変わる時代の実験自動化・遠隔化 「微生物での発酵生産と実験の自動化」
著者名：石井純
巻，ページ：第 39 巻，第 1 号，8-12
発行所，発行年：羊土社，2021 年

著

書：酵母シグナル伝達経路を利用したリガンド検出システムの開発とメタボライト
センサへの応用
著者名：中村泰之，近藤昭彦，石井純
巻，ページ：第 5 章 DNA 二重鎖切断を伴なわない塩基編集技術，43-50
発行所，発行年：シーエムシー出版，2021 年

著 書：最新のゲノム編集技術と用途展開, 第 2 編：ゲノム編集ツールの開発動向
著者名：大西美輪，光延仁志，西田敬二
巻，ページ：第 98 巻，第 3 号，116-122
発行所，発行年：シーエムシー出版，2021 年
著 書：最新のゲノム編集技術と用途展開, 第 3 編：微生物への応用と用途展開
著者名：西田敬二，近藤昭彦
巻，ページ：第 9 章 バクテリアでのゲノム編集の有用性，79-83
発行所，発行年：シーエムシー出版，2021 年
著 書：メタボロミクス 実践ガイド, 応用・展望編 Ⅰ. 応用研究
著者名：蓮沼誠久
巻，ページ：代謝工学分野へのメタボロミクスの応用，302-304
発行所，発行年：羊土社，2021 年
書：Metabolic Engineering for Carotenoid Production Using Eukaryotic Microalgae andProkaryotic Cyanobacteria
著者名：Kato, Y., Hasunuma, T.
巻，ページ：Carotenoids: Biosynthetic and Biofunctional Approaches，121-135
発行所，発行年：Springer，2021 年

著［特許］
発明等の名称：標的化した DNA 配列の核酸塩基を特異的に変換するゲノム配列の改変方法及びそれに用いる分子複合体
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：西田敬二，近藤昭彦，小嶋聡美
出願日：2020 年 4 月 16 日
出願番号：特願 2020-073425
発明等の名称：耐熱性組換え宿主大腸菌、耐熱性組換え宿主大腸菌の製造方法、宿主大腸菌に耐熱性を付与する方法、及び有用物質を生産する方法
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：裏地美杉，柘植謙爾，近藤昭彦
出願日：2020 年 6 月 5 日
出願番号：特願 2020-098902
発明等の名称：徐放性哺乳動物忌避組成物
出願者：国立大学法人神戸大学，株式会社カネカ、関西医科大学
発明者：丸山達生ら

17出願日：2020 年 5 月 21 日
出願番号：特願 2020-089154
発明等の名称：徐放性哺乳動物忌避組成物
出願者：国立大学法人神戸大学，株式会社カネカ、関西医科大学
発明者：丸山達生ら
出願日：2020 年 5 月 21 日
出願番号：特願 2020-089149
発明等の名称：メタン発酵促進方法
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：佐々木建吾，佐々木大介，近藤昭彦
出願日：2020 年 9 月 30 日
出願番号：特願 2020-165992
発明等の名称：標的化したＤＮＡ配列の核酸塩基を特異的に変換するゲノム配列の改変方法及びそれに用いる分子複合体
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：西田敬二，小嶋聡美，近藤昭彦
出願日：2020 年 10 月 8 日
出願番号：特願 2020-170600
発明等の名称：カロテノイド高蓄積株の選抜方法、カロテノイド高蓄積変異株及びそれを用いたカロテノイドの製造方法
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：蓮沼誠久，加藤悠一，近藤昭彦
出願日：2020 年 11 月 11 日
出願番号：特願 2020-187861
発明等の名称：有用化合物を高生産する代謝改変微生物株の構築方法及び代謝改変大腸菌株
出願者：国立大学法人神戸大学，国立大学法人東京大学
発明者：蓮沼誠久，近藤昭彦，石井純，柘植謙爾，秀瀬涼太，酒井香奈江，竹中武藏，
番場崇弘ら
出願日：2020 年 12 月 8 日
出願番号：特願 2020-203335
発明等の名称：組換え微生物および当該微生物を用いた２，４，５ －トリヒドロキシ安
息香酸の製造方法
出願者：国立大学法人神戸大学，昭和電工マテリアルズ株式会社

18発明者：蓮沼誠久ら
出願日：2020 年 12 月 9 日
出願番号：特願 2020-204225
発明等の名称：潰瘍性大腸炎の検査方法および装置ならびに治療薬のスクリーニング
方法
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：佐々木建吾，星美奈子，井上潤，東健，大澤朗，佐々木大介，近藤昭彦
出願日：2021 年 1 月 8 日
出願番号：特願 2021-002238
発明等の名称：経口コロナウイルス感染症ワクチン
出願者：国立大学法人神戸大学，国立大学法人京都大学
発明者：近藤昭彦ら
出願日：2021 年 1 月 26 日
出願番号：特願 2021-010009
発明等の名称：微生物の代謝物の分析方法
出願者：国立大学法人神戸大学，株式会社島津製作所，味の素株式会社
発明者：蓮沼誠久，吉田崇伸
出願日：2021 年 1 月 26 日
出願番号：特願 2021-010181
発明等の名称：植物の生育阻害の抑制又は緩和剤
出願者：国立大学法人神戸大学，コスモ石油株式会社
発明者：金丸研吾，遠藤史弥
出願日：2021 年 1 月 26 日
出願番号：特願 2021-010577
発明等の名称：耐熱性抗菌物質をコードする遺伝子、耐熱性抗菌物質、抵抗性遺伝子、及び薬物耐性マーカー
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：吉田健一
出願日：2021 年 1 月 29 日
出願番号：特願 2021-014024
発明等の名称：接着構造体及びその製造方法、被着体セット、被着体、並びに活性化
アルキン基含有ポリマー
出願者：国立大学法人神戸大学，積水化学工業株式会社
発明者：丸山達生、西野孝ら

19出願日：2021 年 2 月 12 日
出願番号：特願 2021-020276
発明等の名称：組換え微細藻及び微細藻を用いた有機酸の製造方法
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：蓮沼誠久，松田真実，近藤昭彦
出願日：2021 年 2 月 12 日
出願番号：PCT/JP2021/005284
発明等の名称：菌叢を改善するための組成物、およびそれを用いた菌叢を改善するための方法、並びにその応用
出願者：国立大学法人神戸大学，株式会社バイオパレット
発明者：近藤昭彦，佐々木大介
出願日：2021 年 2 月 25 日
出願番号：特願 2021-029165
発明等の名称：改良型鉄代謝工学による新規キシロース代謝系を介した有用物質の製造方法
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：蓮沼誠久，近藤昭彦，秀瀬涼太，番場崇弘，湯川貴弘
出願日：2021 年 3 月 23 日
出願番号：PCT/JP2021/012073
発明等の名称：大腸菌及び当該大腸菌を用いた目的のタンパク質を製造するための方法
出願者：国立大学法人神戸大学，国立大学法人東北大学，国立大学法人東京大学
発明者：柘植謙爾，近藤昭彦
出願日：2021 年 3 月 19 日
出願番号：特願 2021-046678
発明等の名称：薄片化黒鉛－ポリチオフェン複合体及びその製造方法、ならびに耐食
コーディング材
出願者：国立大学法人神戸大学，積水化学工業株式会社、国立大学法人大分大学
発明者：丸山達生、森敦紀、松井雅樹、草本好ら
出願日：2021 年 3 月 26 日
出願番号：特願 2021-053494
発明の名称：食物繊維の哺乳動物腸内での分解性能または有機酸生産能を評価する
方法
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：佐々木大介，佐々木建吾，近藤昭彦

20特許出願日：2021 年 3 月 26 日
出願番号：特願 2021-056736

21

５．関 連 活 動 及 び 特 記 事 項（ １ ）外 部 資 金 等 (外 部 資 金 名 (種 目 )，代 表 者 名 ，研 究 タ イ ト ル ，当 該 年 度 の 受 入 金 額 を 記
載）○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金※

研 究 種 目： 新 学 術 領 域 研 究
代 表 者 名： 皆 川 純
研 究 課 題 名： プロトン勾配による集光のフィードバック制御
受 入 金 額： 5,000,000 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金※

研 究 種 目： 基 盤 研 究 （ B）
代 表 者 名： 田 中 亮 一
研 究 課 題 名： 常緑針葉樹の光合成調節機構の複合体プロテオミクスおよび分光学的手法
による統合的解析
受 入 金 額： 850,000 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金
研 究 種 目： 基 盤 研 究 （ B）
代 表 者 名： 吉田健一
研 究 課 題 名：新たなゲノム機能調節機構の解明につながる好熱バチルスの制御因子 Crh の解析
受 入 金 額： 3,200,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 吉田健一
研 究 題 目： 微生物集団の形質転換：遺伝子水平伝搬が微生物集団に与える影響
受 入 金 額： 1,900,000 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金
研 究 種 目： 若 手 研 究 （ A）
代 表 者 名： 西 田 敬 二
研 究 課 題 名： 標的 DNA のあらゆる塩基を自在に直接変換できる人工酵素技術の創出
受 入 金 額： 4,400,000 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金
研 究 種 目： 基 盤 研 究 （ B）
代 表 者 名： 田 中 勉
研 究 課 題 名： 糖 の 使 い 分 け に よ る 高 収 率 物 質 生 産 微 生 物 の 構 築
受 入 金 額： 5,070,000 円

22

○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金
研 究 種 目： 基 盤 研 究 （ A）
代 表 者 名： 近 藤 昭 彦
研 究 課 題 名： 増 殖 に と ら わ れ ず に 様 々 な 前 駆 体 を 十 分 量 供 給 で き る プ ラ ッ ト フ ォーム微生物群の構築
受 入 金 額： 19,370,000 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金
研 究 種 目： 挑 戦 的 研 究 （ 萌 芽 ）代 表 者 名： 近 藤 昭 彦
研 究 課 題 名： CO2 を 出 さ ず に 有 用 物 質 を 生 産 す る 非 遺 伝 子 組 換 え 微 生 物 （ nonGMO） の 構 築
受 入 金 額： 2,600,000 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金
研 究 種 目： 基 盤 研 究 （ C）
代 表 者 名： 佐 々 木 大 介
研 究 課 題 名： 腸 内 細 菌 代 謝 物 を 用 い た テ ー ラ ー メ イ ド な 善 玉 菌 の 分 離 ・ 培 養 技 術の創出
受 入 金 額： 2,080,000 円○ 外 部 資 金 名： 地 域 イ ノ ベ ー シ ョ ン ・ エ コ シ ス テ ム 形 成 プ ロ グ ラ ム
代 表 者 名： 近 藤 昭 彦
研 究 題 目： バイオ経済を加速する革新技術：ゲノム編集・合成技術の事業化
受 入 金 額： 147,944,000 円○ 外 部 資 金 名： 戦 略 的 創 造 研 究 推 進 事 業 「 先 端 的 低 炭 素 化 技 術 開 発 （ ALCA）」
代 表 者 名： 小 山 内 崇
研 究 題 目： ラン藻代謝改変株の代謝解析とコハク酸・乳酸生産プロセスの検討
受 入 金 額： 11,104,000 円○ 外 部 資 金 名： 戦 略 的 創 造 研 究 推 進 事 業 「 先 端 的 低 炭 素 化 技 術 開 発 （ ALCA）」
代 表 者 名： 廣 田 隆 一
研 究 題 目： PCC7002 における遺伝子工学的手法の基盤技術開発
受 入 金 額： 10,140,000 円○ 外 部 資 金 名： 未 来 社 会 創 造 事 業 「 地 球 規 模 課 題 で あ る 低 炭 素 社 会 の 実 現 」
代 表 者 名： 蓮 沼 誠 久
研 究 題 目： ラン藻芳香族代謝工学技術の開発
受 入 金 額： 14,990,000 円

23

○ 外 部 資 金 名： NEDO「 ム ー ン シ ョ ッ ト 型 研 究 開 発 事 業 」
代 表 者 名： 蓮 沼 誠 久
研 究 題 目： 電気エネルギーを利用した大気 CO2 を固定するバイオプロセスの研究開発
受 入 金 額： 8,600,000 円○ 外 部 資 金 名： AMED「 新 型 コ ロ ナ ウ イ ル ス 感 染 症 （ COVID-19） に 対 す る ワ ク チ ン
開発」事業
代 表 者 名： 白 川 利 朗
研 究 題 目： 新型コロナウイルス感染症（COVID-19）に対する経口ワクチンの開発
受 入 金 額： 5,000,000 円○ 外 部 資 金 名： ム ー ン シ ョ ッ ト 型 農 林 水 産 研 究 開 発 事 業
代 表 者 名： 清 水 達 也
研 究 題 目：藻類と動物細胞を用いたサーキュラーセルカルチャーによるバイオエコノミ
カルな培養食料生産システムの開発
受 入 金 額： 142,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 蓮 沼 誠 久
研 究 題 目： 先端バイオ工学技術に関するフィジビリティスタディ
受 入 金 額： 6,260,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 蓮 沼 誠 久
研 究 題 目： 生物による物質生産に関する研究
受 入 金 額： 2,330,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 蓮 沼 誠 久
研 究 題 目： スクリーニングシステムについて
受 入 金 額： 4,300,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 蓮 沼 誠 久
研 究 題 目： 合成生物学を用いた化合物合成の研究
受 入 金 額： 550,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 蓮 沼 誠 久

24

研 究 題 目： 有用化合物発酵生産微生物の代謝設計および菌株構築
受 入 金 額： 2,500,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 蓮 沼 誠 久
研 究 題 目：LC/MS/MS を用いたノンイオンペア・メタボロミクスにおける安定同位体化合物を利用した網羅的定量解析システムの構築
受 入 金 額： 1,670,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 蓮 沼 誠 久
研 究 題 目： タンパク生産培養プロセスの解析
受 入 金 額： 834,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 蓮 沼 誠 久
研 究 題 目： 合成生物学的手法による機能性物質産生株の最適化研究
受 入 金 額： 2,574,000 円○ 外 部 資 金 名： NEDO「 植 物 等 の 生 物 を 用 い た 高 機 能 品 生 産 技 術 の 開 発 」
代 表 者 名： 久 原 哲
研 究 題 目： 高生産性微生物創製に資する情報解析システムの開発
受 入 金 額： 247,679,000 円○ 外 部 資 金 名：NEDO「 カ ー ボ ン リ サ イ ク ル 実 現 を 加 速 す る バ イ オ 由 来 製 品 生 産 技 術の開発」
代 表 者 名： 関 実
研 究 題 目： データベース空間からの新規酵素
受 入 金 額： 60,991,000 円○ 外 部 資 金 名： NEDO「 植 物 等 の 生 物 を 用 い た 高 機 能 品 生 産 技 術 の 開 発 」
代 表 者 名： 久 原 哲
研 究 題 目： 高生産性微生物創製に資する情受 入 金 額： 8,900,000 円○ 外 部 資 金 名： NEDO「 植 物 等 の 生 物 を 用 い た 高 機 能 品 生 産 技 術 の 開 発 」
代 表 者 名： 西 田 敬 二
研 究 題 目： ゲノム編集の国産技術基盤プラットフォームの確立
受 入 金 額： 42,609,000 円

25

○ 外 部 資 金 名：研 究 成 果 展 開 事 業 共 創 の 場 形 成 支 援（ 産 学 共 創 プ ラ ッ ト フ ォ ー ム 共
同研究推進プログラム
代 表 者 名： 山 本 卓
研 究 題 目： ゲノム編集による革新的な有用細胞・生物作成技術の創出
受 入 金 額： 7,860,000 円○ 外 部 資 金 名： 難 治 性 疾 患 実 用 化 研 究 事 業
代 表 者 名： 西 田 敬 二
研 究 題 目： 筋 萎 縮 性 側 索 硬 化 症 （ ALS） に 対 す る 遺 伝 子 治 療 法 の 開 発
受 入 金 額： 3,000,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 西 田 敬 二
研 究 題 目： ゲノムワイド点変異スクリーニング系の開発
受 入 金 額： 9,500,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 佐 々 木 大 介
研 究 題 目： マイクロバイオームにおける in vitro 評価系の構築
受 入 金 額： 1,239,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 近 藤 昭 彦
研 究 題 目： ゲノム編集技術を用いた微生物への変異導入技術の開発
受 入 金 額： 1,668,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 近 藤 昭 彦
研 究 題 目： 大 腸 叢 を 用 い た 酸 化 型 グ ル タ チ オ ン 生 産 技 術 の 開 発
受 入 金 額： 2,500,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 近 藤 昭 彦
研 究 題 目： バシラス属微生物を用いた抗菌ペプチド生産技術の開発
受 入 金 額： 834,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 近 藤 昭 彦
研 究 題 目： 腸内細菌をターゲットとした機能性食品の開発
受 入 金 額： 834,000 円

26

○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 近 藤 昭 彦
研 究 題 目： KUHIMM によるグリコサミノグリカンが腸内細菌に与える影響評価
受 入 金 額： 2,000,000 円○ 外 部 資 金 名： 科 学 研 究 費※

研 究 種 目： 基 盤 研 究 (A)
代 表 者 名： 大西洋
研 究 課 題 名： 半導体光触媒による水の 4 電子酸化反応：高効率な逐次物質変換のメカニズム
受 入 金 額： 8,400,000 円○ 外 部 資 金 名： 国際共同研究加速基金※

研 究 種 目： 国 際 共 同 研 究 強 化 (B)
代 表 者 名： 大西洋
研 究 課 題 名：人工光合成の学理：タンタル酸ナトリウム光触媒をプラットフォームとする多国間協働
受 入 金 額： 4,000,000 円○ 外 部 資 金 名： 科 学 研 究 費※

研 究 種 目： 基 盤 研 究 (A)
代 表 者 名： 小 堀 康 博
研 究 課 題 名： 電子スピン分極の三次元映像化で解く多重励起子･電荷分離立体構造の分子運動効果
受 入 金 額： 500,000 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金※

研 究 種 目： 基盤研究Ｂ
代 表 者 名： 丸 山 達 生
研 究 課 題 名： 低分子ハイドロゲル機能化の学理
受 入 金 額： 5,200,000 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金※

研 究 種 目： 特別推進研究
代 表 者 名： 長 崎 幸 夫
研 究 課 題 名： 分子組織化に立脚した革新的医薬品の分子設計
受 入 金 額： 29,600,000 円

27

○ 外 部 資 金 名： 科学研究費※

研 究 種 目： 新学術領域研究
代 表 者 名： 丸 山 達 生
研 究 課 題 名： ガン細胞内酵素をトリガーとする自己組織化を利用した選択的抗ガン活性
受 入 金 額： 1,900,000 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金
研 究 種 目： 基 盤 研 究 (A)
代 表 者 名： 大 村 直 人
研 究 課 題 名：革新的プロセスを創生するプロセス強化技術のための渦動力学の体系化への挑戦
受 入 金 額： 5,400,000 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金
研 究 種 目： 国 際 共 同 研 究 加 速 基 金 (国 際 共 同 研 究 強 化 (B))
代 表 者 名： 大 村 直 人
研 究 課 題 名： 機能構造に着目した新しい渦動力学の複雑流体系への展開
受 入 金 額： 3,800,000 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金
研 究 種 目： 挑 戦 的 研 究 （ 萌 芽 ）代 表 者 名： 大 村 直 人
研 究 課 題 名： 人間動作模倣を導入した撹拌・混合操作論の新機軸確立への挑戦
受 入 金 額： 1,700,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 大 村 直 人
研 究 題 目： 高粘性食品の加熱混合撹拌における熱流体解析に関する研究
受 入 金 額： 363,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 大 村 直 人
研 究 題 目： テ イ ラ ー 渦 流 反 応 装 置 に よ る 機 能 性 微 粒 子 連 続 合 成 法 の 開 発
受 入 金 額： 1,100,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 金丸研吾
研 究 題 目： 新規生理活性物質の活性評価と応用展開に向けた検討
受 入 金 額： 990,000 円

28

○外部資金名：科学研究費補助金
研究種目：挑戦的研究（萌芽）代表者名：水野雅史
研 究 課 題 名 ： IgE に 対 し て 高 親 和 性 レ ク チ ン 分 泌 を 惹 起 す る 食 品 因 子 に よ る 新 規
アレルギー抑制効果
受 入 金 額 ： 1,900,000 円○外部資金名：受託（共同）型協力研究
代表者名：水野雅史
研 究 題 目 ： 抑 制 型 ペ ア 型 免 疫 受 容 体 LMIR3 を 介 し た 植 物 由 来 グ ル コ シ ル セ ラ ミ ドによる新規アレルギー抑制
受 入 金 額 ： 4,300,000 円○外部資金名：奨学寄附金
代表者名：水野雅史
研究題目：機能性多糖に関する研究
受 入 金 額 ： 3,800,000 円○ 外 部 資 金 名： NEDO「 革 新 的 新 構 造 材 料 等 研 究 開 発 」
代 表 者 名： 西 野 孝
研 究 題 目： 構造材料用接着技術の開発に関する研究
受 入 金 額： 4,400,000 円○ 外 部 資 金 名： SIP「 統 合 型 材 料 開 発 シ ス テ ム に よ る マ テ リ ア ル 改 革 」
代 表 者 名： 西 野 孝
研 究 題 目： AI 援用積層最適化による CFRP 設計・製造自動化技術の開発

CFRTP のマトリックス PEEK の複合材料化による CFRTP の構造構築のための最適化に関する研究受 入 金 額： 1,300,000 円○ 外 部 資 金 名： 未 来 社 会 創 造 事 業 「 界 面 マ ル チ ス ケ ー ル ４ 次 元 解 析 に よ る 革 新 的 接着技術の構築」代 表 者 名： 西 野 孝
研 究 題 目： 高分子接着界面のナノラマン散乱による解析に関する研究
受 入 金 額： 7,800,000 円○ 外 部 資 金 名： NEDO「 革 新 的 プ ラ ス チ ッ ク 資 源 循 環 プ ロ セ ス 技 術 開 発 」
代 表 者 名： 西 野 孝
研 究 題 目： 材料再生プロセス開発に関する研究
受 入 金 額： 10,300,000 円

29

○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 西 野 孝
研 究 題 目： 高分子表面および接着界面の現象把握に関する研究
受 入 金 額： 434,783 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 西 野 孝
研 究 題 目： 電子線滅菌・改質用高機能フィルム創製に関する研究
受 入 金 額： 500,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 西 野 孝
研 究 題 目： コーヒーの副産物を活用した新規素材の開発に関する研究
受 入 金 額： 957,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 西 野 孝
研 究 題 目： コンクリート表面保護工の性能に関する研究
受 入 金 額： 416,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 西 野 孝
研 究 題 目： 表界面制御に関する基盤技術の基礎研究
受 入 金 額： 626,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 西 野 孝
研 究 題 目： 植物性廃棄物起因のセルロースによる資源化に関する研究
受 入 金 額： 250,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 西 野 孝
研 究 題 目： ファイバーの品質発現メカニズムに関する研究
受 入 金 額： 1,042,000 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金※

研 究 種 目： 基 盤 研 究 （ A）
代 表 者 名： 芦 田 均
研 究 課 題 名： ポリフェノール・パラドックスの解明
受 入 金 額： 8,000,000 円

30

○ 外 部 資 金 名： 戦略的創造研究推進事業（CREST）環境変動に対する植物の頑健性の解

明と応用に向けた基盤技術の創出
代 表 者 名： 中 川 博 視 （ 山 崎 将 紀

分担）

研 究 題 目： ハイブリッドモデリングによる環境変動適応型品種設計法の開発
受 入 金 額： 8,300,000 円○ 外 部 資 金 名：戦略的プロジェクト研究推進事業（民間事業者等の種苗開発を支える「スマート育種システム」の開発

育種ビッグデータの整備および情報解析技

術を活用した高度育種システムの開発）
代 表 者 名： 米 丸 淳 一 （ 山 崎 将 紀

分担）

研 究 題 目： スマート育種地域における水稲育種選抜の最適化に繋がるフィールド

ビッグデータの取得
受 入 金 額： 3,100,000 円○ 外 部 資 金 名： 神戸大学イノベーションファンド代 表 者 名： 山 崎 将 紀
研 究 題 目： 食料とバイオマス供給を高度に両立するイネ新品種の社会実装へむけた基盤技術の開発
受 入 金 額： 1,000,000 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金
研 究 種 目： 基 盤 研 究 （ C）（ 一 般 ）（ 分 担 ）代 表 者 名： 山 本 直 樹 （ 自 治 医 大 ）研 究 課 題 名： 水 和 水 ダ イ ナ ミ ク ス に よ っ て 誘 起 さ れ る タ ン パ ク 質 機 能 関 連 モ ー ドの観測
受 入 金 額 ： 600,000 円○ 外 部 資 金 名： JST 研 究 成 果 展 開 事 業

A-STEP 機 能 検 証 フ ェ ー ズ

代 表 者 名 ： 富永圭介
研 究 題 目 ： サブテラヘルツ精密分光装置の開発と建築材料等の非破壊検査への展開
受 入 金 額 ： 700,000 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金※

研 究 種 目： 基 盤 研 究 （ C）
代 表 者 名： 神尾英治
研 究 課 題 名：無機ネットワーク制御によるイオン液体ゲルの超高強度化と高速 CO2 透過膜への展開
受 入 金 額： 1,300,000 円

31

○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金※

研 究 種 目： 基 盤 研 究 （ A）
代 表 者 名： 松 山 秀 人
研 究 課 題 名： チャネル型正浸透膜の創製と究極的ゼロエネルギー水処理プロセスの構築
受 入 金 額： 470,000 円○ 外 部 資 金 名： NEDO 先 導 研 究 プ ロ グ ラ ム ／ エ ネ ル ギ ー ・ 環 境 新 技 術 先 導 研 究 プ ロ
グラム※

代 表 者 名： 新谷卓司
研 究 題 目：窒素資源循環のための膜分離を利用した廃水からのアンモニア高効率分離回収の研究開発受 入 金 額： 36,827,000 円○ 外 部 資 金 名：JST 未 来 社 会 創 造 事 業（ 探 索 加 速 型：地 球 規 模 課 題 で あ る 低 炭 素 社 会の実現）「「 ゲ ー ム チ ェ ン ジ ン グ テ ク ノ ロ ジ ー 」に よ る 低 炭 素 社 会 の 実
現」※代 表 者 名： 鈴木

洋

研 究 題 目： 新 規 マ イ ク ロ カ プ セ ル 化 蓄 熱 材 に よ る 低 炭 素 社 会 の 実 現
受 入 金 額： 2,200,000 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金※

研 究 種 目： 基 盤 研 究 （ C）
代 表 者 名： 谷屋啓太

研 究 課 題 名： 固 体 触 媒 上 に 複 数 あ る 活 性 店 の 機 能 発 現 を 制 御 す る 、 マ イ ク ロ 流 動プロセスの構築
受 入 金 額： 2,340,000 円○ 外 部 資 金 名： 研 究 助 成 金
代 表 者 名： 谷屋※啓太

研 究 題 目： Zr 系 金 属 有 機 構 造 体 に お け る 有 機 配 位 子 構 造 の 制 御 に よ る 高 耐 水 性
触媒反応場の構築
受 入 金 額： 1,000,000 円○ 外 部 資 金 名： 奨 学 寄 附 金※

代 表 者 名： 西山覚受 入 金 額： 500,000 円○ 外 部 資 金 名： 奨 学 寄 附 金※

代 表 者 名： 市 橋 祐 一
受 入 金 額： 165,000 円

32

○ 外 部 資 金 名： 奨 学 寄 附 金※

代 表 者 名： 蓮 沼 誠 久
受 入 金 額： 2,500,000 円○ 外 部 資 金 名： 奨 学 寄 附 金※

代 表 者 名： 谷屋啓太
受 入 金 額： 165,000 円（ ２ ） 受 賞 （賞名称，受賞対象，受賞者名，授与機関名、受賞年・月）（KUID にあわせる）
学生優秀発表賞（第 1 位）
（ 授与機関名：2020 年 度 グ ラ ム 陽 性 菌 ゲ ノ ム 機 能 会 議 ，対 象 研 究 テ ー マ：好 熱 性 グ
ラ ム 陽 性 菌 Aeribacillus pallidus PI8 が 有 す る 環 状 バ ク テ リ オ シ ン 生 合 成 遺 伝 子 群の発見とその解析）
受賞年月：平成 2 年 9 月

受 賞 者 名 ： 喜多恭介

令和 2 年度神戸大学学長表彰（財務貢献者）※（ 授与機関名： 神 戸 大 学 ）受賞者名：近藤昭彦、大西洋、蓮沼誠久、西田敬二、田中勉
受 賞 年 月 ： 令 和 2 年 10 月
優秀発表企業賞「いいちこ特別賞」（ 授与機関名：糸 状 菌 分 子 生 物 学 研 究 会「 若 手 の 会 」，対 象 研 究 テ ー マ：分 散 型 麹 菌
での高い酵素生産能力と代謝・酸素消費の相関解析）
受賞者名：櫻川拓受 賞 年 月 ： 令 和 2 年 11 月

優秀発表賞
（ 授与機関名：生 物 工 学 会 ，対 象 研 究 テ ー マ： 酵母 Pichia pastoris を宿主とした高効

率な有用芳香族生産プロセスの開発）
受賞者名：雲北涼太

受 賞 年 月 ： 令 和 2 年 11 月

2020 Editors’ Choice（ 年 間 優 秀 論 文 ）（ 授与機関名： The Journal of Chemical Physics， 対 象 論 文 題 目 ： Atom-Scale Imagingof TiO 2 (110) Surface in Water by Frequency-Modulation Atomic Force Microscopy）
受 賞 者 名 ： Xue Shengkai, 笹 原 亮 , 大 西 洋

受賞年月：令和 3 年 2 月

応用化学クラブ優秀発表賞（ 授与機関名： 応 用 化 学 ク ラ ブ （ 神 戸 大 学 工 学 部 応 用 化 学 科 同 窓 会 ），33

対象研究テーマ：ピセン誘導体光触媒を用いた可視照射下での水分解による素生成反応）
受賞者名：江宇帆

受賞年月：令和 3 年 2 月

応用化学クラブ優秀発表賞（ 授与機関名： 応 用 化 学 ク ラ ブ （ 神 戸 大 学 工 学 部 応 用 化 学 科 同 窓 会 ），対 象 研 究 テ ー マ：Ni/MgO 触 媒 上 で の メ タ ン の ド ラ イ リ フ ォ ー ミ ン グ 反 応 に 及 ぼ す
CO 2 処 理 の 影 響 ）受賞者名：太田隆輔

受賞年月：令和 3 年 2 月

学生奨励賞（ 授与機関名： 化 学 工 学 会 ， 対 象 研 究 テ ー マ ： 大 腸 菌 の 代 謝 改 変 に よ る 1,2-プ ロ パ
ンジオール生産技術の開発）
受賞年月：令和 3 年 3 月

受賞者名：野中大輔（３）研究集会の開催（研究プロジェクトの活動と関連の深いものに限る）（ ５ ） そ の 他 ，研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 活 動 と 関 連 の あ る 特 記 事 項

34

別紙１
様式（年次報告書）
令和３年４月３０日

令和２年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 先端膜工学研究プロジェクト
部局・専攻・氏名 先端膜工学研究センター 松山 秀人

研究代表者

外 部 資 金

科学研究費補助金

35,360 千円，

受託研究経費139,413 千円

獲 得 実 績奨学寄附金

32,330 千円，共同研究経費115,573 千円

特許出願件数

８件，論文発表件数

６２件，

著書数

３件

役

割

２．構成員とその役割分担
氏

名

部局・専攻

分

担

松山秀人

先端膜工学研究センター

研究統括

蔵岡孝治

海事科学研究科

ガス分離特性評価吉岡朋久

先端膜工学研究センター

ガス透過解析

中川敬三

科学技術イノベーション研究科 ガス分離用高分子材料の開発

神尾英治

工学研究科・応用化学専攻

ガス分離系の設計

市橋祐一

工学研究科・応用化学専攻

ガス分離特性評価

谷屋啓太

工学研究科・応用化学専攻

透過セル内流れ解析

新谷卓司

科学技術イノベーション研究科 ガス分離用高分子材料の開発

松岡

先端膜工学研究センター

ガス透過解析

熊谷和夫

工学研究科・応用化学専攻

ガス分離特性評価

Rajabzadeh

工学研究科・応用化学専攻

ガス分離実験系の設計

Victoria University,

ガス分離特性評価

淳

Kahnamouei Saeid
Stephen Gray

Institute for Sustainable
Industries and Liveable

35

Cities, Australia
King Lun Yeung

The Hong Kong University of

ガス分離研究助言

Science and Technology,
Department of Chemical andBiological Engineering, Hong
Kong
Yong Soo Kang

Hanyang University,

促進輸送膜によるガス分離

Department of Energy
Engineering, Korea
Xiao-Ling Wang

Tsinghua University,

ガス分離研究助言

Department of Chemical
Engineering, China
Bao-Guo Wang

Tsinghua University,

ガス分離研究助言

Department of Chemical
Engineering, China
Da-Ming Wang

National Taiwan University,

ガス分離研究助言

Department of Chemical
Engineering, Taiwan
Kueir-Rarn Lee

Chung Yuan Christian

ガス分離特性評価

University, Department ofChemical Engineering, Taiwan
Hokyong Shon

University of Technology
Sydney, School of Civil andEnvironmental Engineering,
Australia

36

ガス分離特性評価

３．研究成果の概要等について

先端膜工学研究プロジェクトでは、CO 2 回 収 貯 蔵 （ CCS） 技 術 併 設 次 世 代 型 石 炭
ガ ス 化 複 合 発 電（ IGCC）や CO 2 排 出 量 が 少 な い 天 然 ガ ス 火 力 発 電 な ど の 大規模
CO2 発生源から、省エネルギーで CO2 を分離・回収可能なプロセスの開発を目的とし、CO2 分離膜を用いた脱炭酸プロセスの実用化を目指した CO2 選択分離膜の開発とそのプ
ロセス開発を実施している。上記のような CO2 排出の抑制が期待されている発電方式では、数 MPa の高圧ガスから CO2 を分離するための技術が必要とされている。本 プ ロ ジ
ェ ク ト で は 、優 れ た CO 2 選 択 透 過 性 能 を 有 す る 耐 圧 型 CO 2 分 離 膜 の 開 発 を 目 指している。
本 研 究 プ ロ ジ ェ ク ト で 開 発 を 目 指 す 耐 圧 型 CO 2 分 離 膜 は 、 長 期 使 用 安 定 性 と耐 圧 性 を 両 立 す る も の で あ り 、そ れ ら を 実 現 す る た め の 材 料 と し て 、イ オ ン 液 体
を 含 有 す る 高 強 度 ゲ ル（ 高 強 度 イ オ ン ゲ ル ）に 着 目 し て い る 。こ れ ま で に 、CO 2を選択的に吸収できるイオン液体を高強度化するための技術と、その高強度イ
オ ン ゲ ル フ ィ ル ム の 優 れ た CO 2 選 択 透 過 性 能 は 確 認 で き て お り 、 高 強 度 イ オ ン
ゲルの薄膜化技術の開発が現状の課題である。
開発に成功している高強度イオンゲル膜は、異なる性質を有する 2 種類のゲ
ルネットワークをイオン液体中に形成することで調製されるダブルネットワー
ク イ オ ン ゲ ル（ DN イ オ ン ゲ ル ）で あ る 。2 種 類 の ゲ ル ネ ッ ト ワ ー ク の う ち の 一つ（ 1st ネ ッ ト ワ ー ク ）は 、硬 く て 脆 い 性 質 を 有 し 、応 力 印 可 に よ り ゲ ル 内 で 容易に破壊されることで印可されたエネルギーを散逸する役割を担う。もう一方の ネ ッ ト ワ ー ク（ 2nd ネ ッ ト ワ ー ク ）は 柔 ら か く て よ く 伸 び る 隠 れ 長 と し て の 役
割 を 担 い 、 ゲ ル の マ ク ロ な 破 壊 を 抑 制 す る 。 そ の よ う な DN イ オ ン ゲ ル を 薄 膜
化 す る た め に は 、ゲ ル 前 駆 体 溶 液 を キ ャ ス ト 法 や デ ィ ッ プ コ ー テ ィ ン グ 法 、ス ピ
ンコーティング法などといった薄層形成技術により薄層展開し、そのゲル前駆体 溶 液 薄 層 を ゲ ル 化 す る 手 法 が 有 効 で あ る 。昨 年 度 ま で の 検 討 で 、薄 層 展 開 し た
ゲ ル 前 駆 体 溶 液 を DN ゲ ル 化 す る た め の 要 素 技 術 と し て 、 不 揮 発 性 ネ ッ ト ワ ー
ク 原 料 に よ る ダ ブ ル ネ ッ ト ワ ー ク の 形 成 技 術 を 確 立 し て き た 。本 年 度 は 、昨 年 度までに確立した開放系における高強度イオンゲル膜作製技術に基づき、高強度
イオンゲル膜の調製条件の最適化を行い、その機械的強度の向上を図るとともに 、特 に 有 機 ネ ッ ト ワ ー ク の 架 橋 度 に 着 目 し 、強 度 発 現 に 寄 与 す る ネ ッ ト ワ ー クの 役 割 に つ い て 検 討 を 行 っ た 。ま た 、キ ャ ス ト 法 や ス ピ ン コ ー テ ィ ン グ 法 等 の 薄
膜 形 成 手 法 を 用 い る こ と で 、 高 強 度 イ オ ン ゲ ル 膜 を 作 製 し 、 そ の CO 2 選 択 透 過性 能 を 評 価 し た 。ま た 、CO 2 透 過 性 能 に 及 ぼ す ゲ ル 厚 み の 影 響 に つ い て 検 討 を 行った。
昨 年 度 ま で に 確 立 し た DN イ オ ン ゲ ル 調 製 法 で は 、 不 揮 発 性 の 有 機 ネ ッ ト ワ
ー ク 原 料 と し て 、架 橋 性 官 能 基 を 有 す る 架 橋 性 高 分 子 を 用 い る 。こ の 架 橋 性 高 分
子 は 、予 め 、別 の バ ッ チ で 合 成 し た も の を 用 い る た め 、そ の 架 橋 性 官 能 基 導 入 率を 任 意 に 制 御 可 能 で あ る 。さ ら に 、ゲ ル 前 駆 体 溶 液 中 の 架 橋 性 高 分 子 濃 度 を 調 整
す る こ と に よ り 、架 橋 反 応 速 度 を 制 御 し 、有 機 ネ ッ ト ワ ー ク の 架 橋 度 を 制 御 す る37こ と も で き る 。異 な る 架 橋 性 官 能 基（ N-succinimidyl 基 , NSA）導 入 率 の 架 橋 性
高 分 子 を 用 い て 開 放 系 で 作 製 し た DN イ オ ン ゲ ル 、 お よ び 、 異 な る 架 橋 性 官 能
基 濃 度 の ゲ ル 前 駆 体 溶 液 を 用 い て 密 閉 系 で 作 製 し た DN イ オ ン ゲ ル の 一 軸 延 伸
試 験 結 果 を 図 1(a)お よ び (b)に 各 々 示 す 。 こ れ ら の 図 に 示 さ れ て い る よ う に 、 架橋 性 高 分 子 の NSA 導 入 率 が 小 さ い ほ ど DN イ オ ン ゲ ル の 強 度 は 大 き く 、 ま た 、ゲル前駆体溶液の希釈率が大きいほど、つまり架橋性高分子濃度が小さいほど
DN イ オ ン ゲ ル の 強 度 が 大 き い こ と が 明 ら か と な っ た 。こ の 結 果 は 、開 放 系 で 調
製 さ れ る DN イ オ ン ゲ ル 薄 膜 の 強 度 を 架 橋 性 官 能 基 導 入 率 と ゲ ル 前 駆 体 溶 液 希釈率により制御できることを示している。
500

Stress (kPa)300

SN ion gel

200

5 mol%
4 mol%
3 mol%
2 mol%
1 mol%

100
0
1

2

3
4
Strain (‐)

5

6

(b)

μ‐DN ion gel
r=2
r=2.5
r=3
r=3.5
r=4

400

Stress (kPa)

5 mol%
4 mol%
3 mol%
2 mol%
1 mol%

400

0

500

μ‐DN ion gel

(a)

300

SN ion gel

200

r=2
r=2.5
r=3
r=3.5
r=4

100
0
0

1

2

3

4

5

6

Strain (‐)

図 1 DN イオンゲルおよびシングルネットワークイオンゲル（SN イオンゲル）の一軸延伸試験結果．(a) 異なる NSA 導入率の架橋性高分子を用いて調製したゲルサンプル（ゲル前駆体溶液希釈率, r = 2 g-ethanol/g-IL），(b) 異なる希釈率のゲル前駆体溶液を用いて調製したゲルサンプル（NSA 導入率：5 mol%）

次 に 、 ス ピ ン コ ー テ ィ ン グ 法 に よ り 開 放 系 で 作 製 し た DN イ オ ン ゲ ル 膜 の 結
果 を 示 す 。 図 2 に は 、 作 製 し た DN イ オ ン ゲ ル 膜 の 写 真 を 示 す 。 断 面 電 子 顕 微
鏡 写 真 よ り 、 DN イ オ ン ゲ ル 層 が 支 持 体 膜 上 に 作 製 さ れ て い る こ と が 確 認 で きる。また、そのゲル層の厚みは約 5 ミクロン程度まで薄くすることができた。
ま た 、DN イ オ ン ゲ ル 層 の 厚 み は ス ピ ン コ ー テ ィ ン グ の 回 転 数 に よ り 制 御 で き る
こ と 、 お よ び 、 キ ャ ス ト 法 で も DN イ オ ン ゲ ル 薄 膜 を 調 製 で き る こ と を 確 か めた。

図 2 DN イオンゲル薄層を有する複合膜．
（左）表面写真および（右）断面電子顕微鏡
写真38

調 製 し た DN イ オ ン ゲ ル 薄 層 を 有 す る 複 合 膜 の CO 2 permeance と イ オ ン ゲ ル
層 厚 み の 関 係 を 図 3 に 示 す 。 図 3 に 示 さ れ て い る よ う に 、 複 合 膜 の CO 2
permeance は DN イ オ ン ゲ ル 層 厚 み が 減 少 す る ほ ど 大 き く な り 、 そ の CO 2
permeance と DN イ オ ン ゲ ル 層 厚 み に は 反 比 例 の 関 係 が 認 め ら れ た 。 こ れ は 溶
解 拡 散 機 構 に 基 づ き CO 2 を 透 過 す る イ オ ン ゲ ル 膜 に 対 し て 妥 当 な 結 果 で あ る 。
ま た 、図 中 の 実 線 は 、溶 解 拡 散 機 構 に 基 づ き 、DN イ オ ン ゲ ル 層 と 支 持 膜 表 面 近
傍 の 中 間 層（ Gutter layer）を 直 列 拡 散 過 程 で CO 2 が 透 過 す る と 考 え た 際 の CO 2
permeance と DN イ オ ン ゲ ル 層 厚 み の 関 係 に 対 す る 理 論 線 で あ る 。 理 論 線 は 実
験 結 果 に 良 好 に 相 関 し て い る こ と か ら 、DN イ オ ン ゲ ル 層 に は 欠 陥 が 無 い こ と が確認できた。

2000

experimental data
composite membrane

400

predicted performance ofthe gel layer300

IL: 80 wt% [Bmim][Tf2N](ca. 550 barrer)

200
100

CO2 permeance (GPU)CO2 permeance (GPU)500

Gutter layer
750 GPU
1000 GPU
2000 GPU
5000 GPU
10000 GPUμ‐DN ion gel only

1500
1000
500
0

0
0

5
10
15
Gel layer thickness (μm)

0

20

1

2

3

4

5

Thickness of μ‐DN ion gel (μm)

図 3 DN イオンゲル薄層を有する複合膜の CO2 permeance と DN ゲル層厚みの関係

図 4 CO2 permeability が 2500 barrer の
DN イオンゲル薄層と種々性能の gutter
layer か ら 成 る 複 合 膜 に 対 す る CO2
permeance の DN イオンゲル層厚み依存性計算結果

現 状 の DN イ オ ン ゲ ル 層 の イ オ ン 液 体 は CO 2 透 過 に 最 適 な イ オ ン 液 体 で は 無
い こ と 、お よ び 、そ の イ オ ン 液 体 含 有 率 も 80 wt%程 度 で あ り 、更 に 増 大 で き る
こ と 、 ま た 、 今 年 度 作 製 し た 複 合 膜 の gutter layer の CO 2 permeance も 750
GPU 程 度 で 非 常 に 小 さ い こ と を 鑑 み る と 、 DN イ オ ン ゲ ル 薄 層 を 有 す る 複 合 膜の CO 2 permeance は ま だ ま だ 増 大 す る 余 地 が あ る 。図 4 に 示 す と お り 、CO 2 透
過 に 最 適 な イ オ ン 液 体 （ [Emim][B(CN) 4 ]） を 80 wt%以 上 含 有 す る DN イ オ ン
ゲ ル 層（ CO 2 permeability 2500 barrer）と 高 性 能 gutter layer を 有 す る 支 持 膜
か ら 成 る 複 合 膜 の CO 2 permeance は 、 DN イ オ ン ゲ ル 層 の 厚 み が 1 ミ ク ロ ン で
あ っ た と し て も 1000 GPU 以 上 と な る こ と が 見 込 ま れ る 。 今 後 は 、 CO 2 透 過 に適 す る イ オ ン 液 体 を 含 有 す る DN イ オ ン ゲ ル 薄 層 形 成 技 術 の 確 立 、DN イ オ ン ゲ
ル 層 の イ オ ン 液 体 含 有 量 の 増 大 、 お よ び 高 性 能 gutter layer を 有 す る 支 持 膜 の開発について検討を行う。

39

４．論文・著書・特許出願リスト＊当該年度において学術誌などに発表した論文・著書等の著者，発表論文名，掲載誌，巻号，ページ，年の各項目及び特許出願について記載して下さい。
（受理証明があるものも記載可）[論文]
論 文 名 ： Influence of graphene oxide lateral size on the properties andperformances of forward osmosis membrane
著者名：N. Akther, Z. Yuan, Y. Chen, S. Lim, S. Phuntsho, N. Ghaffour, H.
Matsuyama, H.K. Shon
掲載誌，巻，ページ：Desalination, 484, 114421 (2020)
論文名：Inorganic/organic nanocomposite ion gels with well dispersed secondary
silica nanoparticles
著者名：T. Yasui, E. Kamio, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：RSC advances, 10, 14451-14457, (2020)
論文名：Improved performance of polysulfone ultrafiltration membrane using TCPP
by post-modification method
著者名：Y. Jia, S. Shun, S. Hu, S. Li, C. Li, Z. Wang, F. Wen, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Membranes, 10, 66 (2020)
論文名：Development of Janus membrane with controllable asymmetric wettability
for highly-efficient oil/water emulsions separation
著者名：Y. Lin, M. S. Salem, L. Zhang, Q. Shen, A. H. El-shazlyc, N. Nadyd, H.
Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 606, 118141 (2020)
論文名：Silica Gel-coated Silicon Carbide Layer Deposited by Atmospheric Plasma
Spraying
著者名：G.-S. Lin, Y.-C. Liu, R. Anbarasan, K. Nakagawa, T. Yoshioka, H.
Matsuyama, H.-H. Tseng, K.-L. Tung
掲載誌，巻，ページ：Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 110,173-181 (2020)
論文名：Controlling spherulitic structures at surface and sub-layer of hollow
fiber membranes prepared using nucleation agents via triple-orificespinneret in TIPS process
著者名：C. Fang, S. Rajabzadeh, P. Zhang, W. Liu, N. Kato, H. K. Shon, H.
Matsuyama

40

掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 609, 118229 (2020)
論文名：Graphene-based membranes for pervaporation processes
著者名：K. Guan, G. Liu, H. Matsuyama, W. Jin,
掲載誌，巻，ページ：Chinese Journal of Chemical Engineering, 28, 1755-1766 (2020)
論文名：Influence of Photocatalysis on Blood Cell Attachment over ProteinImmobilized Polystyrene Surfaces Modified with a Poly(styrene)-bPoly(acrylic acid) Copolymer
著者名：C-C. Yeh, K. Nakagawa, Y. Chang, C. Hu
掲載誌，巻，ページ：Langmuir, 36, 3268-3275 (2020)
論文名：Phase separation behavior of binary mixture of photopolymerizable
diacetylene and unsaturated phospholipids in liposomes
著者名：K. Okuno, D. Saeki, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Biochimica et Biophysica Acta-Biomembranes, 1862, 183377(2020)
論文名：Change of foulant concentration in an anaerobic membrane bioreactor
著者名：S. Hasegawa, G. Murakami, R. Takagi, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Water Science and Technology, 81, 2381–2390 (2020)
論文名：A Numerical Simulation and Experimental Comparison of Atmospheric
Thermal Plasma Spray Coatings between Internal and External Powder
Injection Processes
著者名：T.-Y. Hsu, T.-C. Huang, Tse-Chiang J.-H. Chou, Y.-F. Lin, K. Nakagawa,T. Yoshioka, H. Matsuyama, H.-H. Tseng, K.-L. Tung
掲載誌，巻，ページ：IEEE Transactions on Plasma Science, 48, 2759-2767 (2020)
論 文 名 ： One-Pot Polymerization of Dopamine as an Additive to Enhance
Permeability and Antifouling Properties of Polyethersulfone Membrane
著者名：S. Mulyati, S. Muchtar, N. Arahman, F. Meirisa, Y. Syamsuddin, Z. Zuhra,
C. M. Rosnelly, N. Shamsuddin, N. I. M. Nawi, M. D. H. Wirzal, M. R.
Bilad, R. Takagi, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Polymers, 12, 1807 (2020)
論文名：Permeation and diffusion of nutrient ions in poly (vinyl alcohol)hydrogel membrane
著者名：B. Zhao, W. Ma, P. Zhang, Q. Zhang, J. Zhong, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Chemical Papers, 74, 3913–3923 (2020)41論文名：Engineering Heterostructured Thin-film Nanocomposite Membrane with
Functionalized Graphene Oxide Quantum Dots (GOQD) for Highly-efficient
Reverse Osmosis
著者名：Q. Shen, Y. Lin, Y. Kawabata, Y. Jia, P. Zhang, N. Akther, K. Guan, T.
Yoshioka, H. Shon, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：ACS Applied Materials and Interfaces, 12, 38662–38673 (2020)
論文名：Development of Polyvinylidene Fluoride Membrane by Incorporating Biobased Ginger Extract as Additive
著者名：A. Fahrina, N. Arahman, S. Mulyati, N. A. S. Aprilia, N. I. M. Nawi,
A. Aqsha, M. R. Bilad, R. Takagi, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Polymers, 12, 2003 (2020)
論文名：Fundamental investigation of the gas permeation mechanism of facilitatedtransport membranes with Co(salen)-containing ionic liquid as O2
carriers
著者名：A. Matsuoka, E. Kamio, T. Yoshioka, K. Nakagawa, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Separation and Purification Technology, 248, 117018 (2020）
論文名：Controlling the formation of porous polyketone membranes via a crosslinkable alginate additive for oil-in-water emulsion separations
著者名：K. Guan, L. Zhang, S. Wang, R. Takagi, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 611, 118362 (2020)
論文名：Enhancing membrane surface antifouling by implanting amphiphilic polymer
brushes using a swelling induced entrapment technique
著者名：C. Fang, X. Zhang, X. Gong, W. Feng, L. Zhu, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 195, 111212 (2020)
論文名：Structure control of hydrophilized PVDF hollow-fiber membranes using
amphiphilic copolymers:PMMA-co-P (HEMA-co-MEA)
著者名：S. Hikita, T. Shintani, K. Nakagawa, H. Matsuyama, T. Yoshioka
掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 612, 118421 (2020)
論文名：Preparation of polyamide-PVDF composite hollow fiber membranes withwell-developed

interconnectedbicontinuous

structure

using

high-

temperature rapid NIPS for forward osmosis
著者名：Y. Yabuno, K. Mihara, N. Miyagawa, K. Komatsua, K. Nakagawa, T. Shintani,
H. Matsuyama, T. Yoshioka

42掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 612, 118468 (2020)
論文名：Custom-tailoring Metal-organic Framework in Thin-film Nanocomposite
Nanofiltration Membrane with Enhanced Internal Polarity and Amplified
Surface Crosslinking for Elevated Separation Property
著者名：Y. Lin, H.-C. Wu, L. Zhang, Q. Shen, K. Guan, T. Shintani, K.-L. Tung,
T. Yoshioka, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Desalination, 493, 114649 (2020)
論文名：Engineering of ultrafine polydopamine nanoparticles in-situ assemblingon polyketone substrate for highly-efficient oil-water emulsions
separation
著者名：L. Zhang, Y. Lin, S. Wang, L. Cheng, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 613, 118501 (2020)
論文名：Fabrication of Porous Polyketone Forward Osmosis Membranes Modified
with

Aromatic

Compounds:

Improved

Pressure

Resistance

and

Low

Structural Parameter
著者名：K. Nakagawa, K. Uchida, J. L. C. Wu, T. Shintani, T. Yoshioka, Y.
Sasaki, L-F. Fang, E. Kamio, H. K. Shon, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Separation and Purification Technology, 251, 117400 (2020)
論文名：Antifouling thin-film composite membranes with multi-defense properties
by controllably constructing amphiphilic diblock copolymer brush layer
著者名：Z. Yang, X. Zhang, M. Xie, H.-C. Wu, T. Yoshioka, D. Saeki, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 614, 118515 (2020)
論文名：Effect of the molecular weights of thermoresponsive polyalkylene glycol
draw solutes on forward osmosis performance
著者名：A. Inada, K. Kumagai, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Separation and Purification Technology, 252, 117462 （2020）
論 文 名 ： Multistage

osmoticallyassistedreverseosmosisprocessforconcentrating solutions using hollow fiber membrane modules
著者名：K. Nakagawa, N. Togo, R. Takagi, T. Shintani, T. Yoshioka, E. Kamio,
H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Chemical Engineering Research and Design, 162, 117-124 (2020)
論 文 名 ： Two-step Dopamine-to-Polydopamine Modification of Polyethersulfone
Ultrafiltration Membrane for Enhancing Anti-Fouling and Ultraviolet

43

Resistant Properties
著者名：S. Mulyati, S. Muchtar, N. Arahman, Y. Syamsuddin, N. I. M. Nawi, N.
Y. Harun, M. R. Bilad, Y. Firdaus, R. Takagi, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Polymers, 12, 2051 (2020)
論文名：Effect of hydrophilic-hydrophilic interactions between the foulant andmembrane surface on the fouling propensity of different foulants
著者名：S. Rajabzadeh, H. Awaji, Y. Sun, D. Saeki, N. Kato, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science and Research, 6, 383-389 (2020)
論文名：Preparation of inorganic/organic double-network ion gels using a crosslinkable polymer in an open system
著者名：E. Kamio, M. Kinoshita, T. Yasui, T. Lodge, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Macromolecules, 53, 8529–8538 (2020)
論文名：Effect of ligand structures on oxygen absorbability and viscosity ofmetal-containing ionic liquids
著者名：A. Matsuoka, E. Kamio, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Molecular Liquids, 318, 114365 (2020)
論文名：2D Nanocomposite Membranes: Water Purification and Fouling Mitigation
著者名：L. Loske, K. Nakagawa, T. Yoshioka, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Membranes, 10, 295 (2020)
論文名：Nanochannel-confined charge repulsion of ions in a reduced graphene
oxide membrane
著者名：K. Guan, S. Wang, Y. Ji, Y. Jia, L. Zhang, K. Ushio, Y. Lin, W. Jin,
H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Materials Chemistry A, 8, 25880-25889 (2020)
論文名：Gas permeation characteristics of TiO2-ZrO2-aromatic organic chelating
ligand (aOCL) composite membranes
著者名：T. Tachibana, T. Yoshioka, K. Nakagawa, T. Shintani, E. Kamio, H.
Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Membranes, 10, 388 (2020)
論 文 名 ： Impact of heat modification conditions on the removal of Nnitrosodimethylamine by polyamide reverse osmosis membranes
著者名：T. Fujioka, M. Osako, K. Oda, T. Shintani, H. Kodamatani
掲載誌，巻，ページ：Separation and Purification Technology, 247, 116921 (2020)44論文名：Plugging nonporous polyamide membranes for enhanced rejection of small
contaminants during advanced wastewater treatment
著者名：T. Fujioka, M. Osako, S. Tanabe, H. Kodamatani, T. Shintani
掲載誌，巻，ページ：Separation and Purification Technology, 253, 117490 (2020)
論文名：Facile modification of aliphatic polyketone-based thin-film composite
membrane for three-dimensional and comprehensive antifouling in activelayer-facing-draw-solution mode
著者名：Y. Sun, Y. Lin, S. Wang, Z. Yang, Lei Zhang, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Applied Polymer Science, 138, e49711 (2021)
論文名：Inorganic/organic double-network ion gel membrane with a high ionicliquid content for CO2 separation
著者名：E. Kamio, M. Minakata, Y. Iida, T. Yasui, A. Matsuoka, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Polymer Journal, 53, 137-147 (2021)
論文名：Development of Novel Positively Charged Nanofiltration Membranes Using
Interfacial Polymerization, Followed by Plasma Graft Polymerization
著者名：K. Akamatsu, Y. Igarashi, T. Marutani, T. Shintani, S. Nakao
掲載誌，巻，ページ：Journal of Chemical Engineering of Japan, 54, 28-34 (2021)
論文名：Hollow fiber membranes with hierarchical spherulite surface structuredeveloped by thermally induced phase separation using triple-orificespinneret for membrane distillation
著者名：C. Fang, W. Liu, P. Zhang, S. Rajabzadeh, N. Kato, Y. Sasaki, H.K. Shon,
H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of membrane science, 618, 118586 (2021)
論文名：Enabling polyketone membrane with underwater superoleophobicity via ahydrogel-based modification for high-efficiency oil-in-water emulsion
separation
著者名：Y. Jia, K. Guan, L. Zhang, Y. Lin, Q. Shen, P. Zhang, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 618, 118705 (2021)
論文名：Highly improved organic solvent reverse osmosis (OSRO) membrane fororganic liquid mixture separation by simple heat treatment
著者名：C. Liu, R. Takagi, D. Saeki, L. Cheng, T. Shintani, T. Yasui, H.Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 618, 118710 (2021)45

論 文 名 ： Engineeringadual-functionalsulfonatedpolyelectrolyte-silver

nanoparticle complex on a polyamide reverse osmosis membrane for robust
biofouling mitigation
著者名：Z. Yang, R. Takagi, X. Zhang, T. Yasui, L. Zhang, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 618, 118757 (2021)
論 文 名 ： Antifouling and antibacterial behavior of membranes containing
quaternary ammonium and zwitterionic polymers
著者名：M.-M. Zhu, Y. Fang, Y.-C. Chen, Y.-Q. Lei, L.-F. Fang, B.-K. Zhu, H.
Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Colloid And Interface Science, 584, 225-235 (2021)
論文名：Effect of branch structure of thermoresponsive oligomers on draw
solution performance in forward osmosis process
著者名：A. Inada, K. Yumiya, K. Kumagai, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering
Aspects, 609, 125659 (2021)
論文名：In situ formation of ultrathin polyampholyte layer on porous polyketone
membrane via a onestep dopamine co-deposition strategy for oil/water
separation with ultralow fouling
著者名：L. Zhang, R. Takagi, S. Wang, Y. Lin, K. Guan, L. Cheng, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 619, 118789 (2021)
論文名：Effect of hydrophilic polymer modification of reverse osmosis membranesurfaces on organic adsorption ad biofouling behavior
著者名：D. Saeki, G. Yonamine, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering
Aspects, 609, 125680 (2021)
論文名：Development of membranes with well-dispersed polyampholytic copolymer
via a composite coagulation process
著者名：S.-Y. Wang, L.-F. Fang, R. Takagi, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 620, 118848 (2021)
論文名：Effect of polymer molecular weight on structure and performance of PVDF
hollow fiber membranes prepared via TIPS process with co-extrusion ofsolvent using triple orifice spinneret
著者名：P. Zhang, C. Fang, S. Rajabzadeh, W. Liu, Y. Jia, Q. Shen, L. Zhang,
S.-Y. Wang, N. Kato, H. Matsuyama

46

掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 620, 118854 (2021)
論 文 名 ： In situ ultrathin silica layer formation on polyamide thin-film
composite membrane surface for enhanced forward osmosis performances
著者名：N. Akther, Y. Lin, S. Wang, S. Phuntsho, Q. Fu, N. Ghaffour, H.
Matsuyama, H. Shon
掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 620, 118876 (2021)
論文名：Organic solvent reverse osmosis membranes for organic liquid mixture
separation: A review
著者名：C. Liu, G. Dong, T. Tsuru, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 620, 118882 (2021)
論文名：Controlling the inner surface pore and spherulite structures of PVDF
hollow fiber membranes in thermally induced phase separation using
triple-orifice for membrane distillation
著者名：C. Fang, W. Liu, P. Zhang, M. Yao, S. Rajabzadeh, N. Kato, H. Shon, H.
Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Separation and Purification Technology, 258, 117988 (2021)
論文名：One step surfactant entrapment onto PVDF hollow fiber membrane surface
by the TIPS process using a triple-layer orifice spinneret
著者名：C. Fang, P. Zhang, S. Rajabzadeh, N. Kato, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Colloid and Surfaces A: Physicochemical and Engineering
Aspects, 611, 125885 (2021)
論文名：A high ZIF-8 loading PVA mixed matrix membrane on alumina hollow fiberwith enhanced ethanol dehydration
著者名：G.-S. Lin, Y.-R. Chen, T.-H. Chang, T.-C. Huang, G.-L. Zhuang, W.-Z.
Huang, Y.-C. Liu, H. Matsuyama, K.C.W. Wu, K.-L. Tung
掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 621, 118935 (2021)
論文名：Inkjet printed single walled carbon nanotube as an interlayer for highperformance thin film composite nanofiltration membrane
著者名：M.J. Park, C. Wang, D.H. Seo, R.R. Gonzales, H. Matsuyama, H.K. Shon
掲載誌，巻，ページ：Journal of Membrane Science, 620, 118901 (2021)
論文名：Surface engineering with microstructured gel networks for superwetting
membranes
著者名：Y. Jia, K. Guan, P. Zhang, Q. Shen, S. Wang, Y. Lin, H. Matsuyama

47

掲載誌，巻，ページ：Journal of Materials Chemistry A, 9, 7924-7934 (2021)
論文名：Effect of the Characteristic Properties of Membrane on Long-Term
Stability in the Vacuum Membrane Distillation Process
著者名：Y. Suga, R. Takagi, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Membranes, 11, 252 (2021)
論文名：Gas barrier properties of inorganic­organic nanocomposite gas barrier
membranes with high content of layered double hydroxide (LDH) using
surface modified LDH
著者名：Koji Kuraoka, Kazumi Miki
掲載誌，巻，ページ： Journal of the Ceramic Society of Japan, 128 (8), 573-576
2020 年
論文名：Preparation and gas barrier properties of organic–inorganic hybrid gas
barrier membranes using 3-glycidoxypropyl silsesquioxane
著者名：Koji Kuraoka, Yuta Shimmen, Hidetoshi Kato, Hiroyasu Seki, Takeshi
Nishikawa
掲載誌，巻，ページ：Journal of the Ceramic Society of Japan, 128 (4), 229-232,
2020 年
論文名：Eect of SnxPty Alloy Structures in SnPt Bimetallic Nanoparticle Catalysts
on Catalytic Activity for Hydrogenation of Acetic Acid
著者名：Keita Taniya, Hiromu Takado, Hiroaki Ito, Takafumi Horie, Yuichi
Ichihashi, Shik Chi Tsang, Satoru Nishiyama
掲載誌，巻，ページ：Journal of Chemical Engineering of Japan，53 巻，PP.383-388，
2020 年
論文名：Gas Absorption Enhancement of Slug Flow in the Presence of Non-Porous
Silica Fine Particles
著者名：Yuuki Iwamura, Takafumi Horie, Yoshihide Watabe, Hayato Masuda, Steven
Wang, Kenta Hirai, Norihisa Kumagai, Keita Taniya, Yuichi Ichihashi,
Yoshiyuki Komoda, Naoto Ohmura
掲載誌，巻，ページ：Journal of Chemical Engineering of Japan，53 巻，PP.409-413，
2020 年
論 文 名 ： Impacts

of

the

Surfactant

Concentration

on

the

Sedimentation

Characteristics of Silica Hard-Shell Microcapsules Containing Phase
Change Materials
著者名：Sohei Usa, Ruri Hidema, Yoshiyuki Komoda, Takafumi Horie, Keita Taniya,

48

Yuichi Ichihashi, Naoto Ohmura, Satoru Nishiyama, Hitoshi Asano, Hiroshi
Suzuki
掲載誌，巻，ページ：Journal of Chemical Engineering of Japan，53 巻，PP.431-437，
2020 年[著書]
著

書：新材料・新素材シリーズ

水処理用分離膜の開発最前線（松山秀人監修）

著者名：松山 秀人
発行所，発行年：シーエムシー出版，2020 年
著

書：シンポジウムシリーズ 3 分離技術のシーズとライセンス技術の実用化（共著）著者名：高橋 智輝，松山 秀人
巻，ページ：正浸透法による水処理技術と要素技術の開発，50-59
発行所，発行年：分離技術会，2020 年
著

書：ポストグラフェン材料の創製と用途開発最前線（共著）著者名：中川 敬三
巻，ページ：第 III 編第 3 章第 3 節 金属酸化物ナノシートを利用した積層型分離膜の開発
発行所，発行年：株式会社エヌ・ティー・エス，2020 年[特許]
発明等の名称：酢酸の回収方法
出願者：国立大学法人神戸大学，他１名
発明者：松山秀人，他５名
出願日：2020 年 9 月 8 日
出願番号：特願 2020-150254
発明等の名称：ポリアミド多孔膜及びその製造方法
出願者：国立大学法人神戸大学，他１名
発明者：松山秀人，他４名
出願日：2020 年 9 月 30 日
出願番号：特願 2020-165096
発明等の名称：ナノ濾過膜及びその製造方法
出願者：国立大学法人神戸大学，他１名
発明者：松山秀人，他４名
出願日：2020 年 9 月 30 日
出願番号：特願 2020-165097

49発明等の名称：フッ素含有ポリアミド層を有する複合半透膜
出願者：国立大学法人神戸大学，他１名
発明者：松山秀人，新谷卓司，他１名
出願日：2020 年 11 月 26 日
出願番号：特願 2020-195912
発明等の名称：酸化グラフェン層を有する複合半透膜
出願者：国立大学法人神戸大学，他１名
発明者：中川敬三，松山秀人，他１名
出願日：2020 年 11 月 26 日
出願番号：特願 2020-196188
発明等の名称：医療デバイスの結石付着又は石灰化の抑制化剤、結石付着又は石灰化が抑制化された医療デバイス、及び結石付着又は石灰化が抑制化された医療デバイ
スの製造方法
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：重村克巳，松山秀人，熊谷和夫，梁英敏
出願日：2021 年 2 月 19 日
出願番号：特願 2021-025274
発明等の名称：多孔膜
出願者：国立大学法人神戸大学，他１名
発明者：松山秀人，グアンケチェン，他２名
出願日：2021 年 3 月 1 日
出願番号：特願 2021-031961
発明等の名称：オレフィン/パラフィン分離用複合分離膜及びその製造方法
出願者：国立大学法人神戸大学，他１名
発明者：松山秀人，他１名
出願日：2021 年 3 月 19 日
出願番号：特願 2021-045772

50

別紙１
様式（年次報告書）
3 年

令和

5 月 7 日令和２年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 惑星科学国際教育研究プロジェクト
研究代表者

部局・専攻・氏名 理学研究科惑星学専攻

牧野

淳一郎

外 部 資 金

科学研究費補助金

51,008 千円，受託研究経費 42,375 千円

獲 得 実 績奨学寄附金

5,520 千円，共同研究経費

特許出願件数 0 件，

47,700 千円

論文発表件数 28 件，

著書数

0 件

部局・専攻

役

分

２．構成員とその役割分担
氏
牧野

名

淳一郎

割

担

CPS センター長

理学研究科惑星学専攻

計算惑星学
林

祥介

CPS 副センター長

理学研究科惑星学専攻

惑星大気シミュレーションモデルの開発と大気循環構造の解明
荒川 政彦

理学研究科惑星学専攻

CPS 研究員
リング粒子や小天体の衝突現象に関する実
験的研究

大槻 圭史

理学研究科惑星学専攻

CPS 研究員
衛星-リング系の起源および太陽系小天体観測に関する研究高橋 芳幸

理学研究科惑星学専攻

CPS 研究員
惑星大気放射モデルの構築中村 昭子

理学研究科惑星学専攻

CPS 研究員
フラッシュ X 線を用いたダストク
ラスターの充填率の研究斎藤 貴之

理学研究科惑星学専攻

CPS 研究員
銀河形成過程のシミュレーション
研究

瀬戸 雄介

理学研究科惑星学専攻

CPS 研究員
惑星構成物質の微細組織に関する鉱物学・
結晶学的研究山﨑 和仁

理学研究科惑星学専攻

CPS 研究員
ダグラステンソルに基づくカタス
トロフィックシフト過程中の非平51

衡安定性解析保井 みなみ

理学研究科惑星学専攻

CPS 研究員
小惑星及び氷衛星のクレーター形成過程に関する実験的研究

樫村 博基

理学研究科惑星学専攻

CPS 研究員
火星および金星大気の全球非静力学モデルの開発と高解像度計算筧 楽麿

理学研究科惑星学専攻

CPS 研究員
北海道で発生する深い地震による強震動と島弧の減衰構造に関する研究・東北日本で発生するスラブ内
地震，プレート境界地震，アウター
ライズ地震による強震動と島弧の減衰構造に関する研究平田 直之

理学研究科惑星学専攻

CPS 研究員
小惑星リュウグウの表層進化ほか

播磨 尚朝

理学研究科物理学専攻

CPS 研究員
多極子伝導系の物理の推進

大道 英二

理学研究科物理学専攻

CPS 研究員
磁性体・超伝導体の強磁場物性の研
究

永井 智哉

惑星科学研究センター

特命准教授
富岳加速・計算宇宙惑星プロジェク
トのマネージメント

細野 七月

惑星科学研究センター

特命助教
巨大衝突による月形成シナリオ

臼井 文彦

惑星科学研究センター

特命助教
近赤外線分光観測による小惑星の含水鉱物探査野村 昴太郎

惑星科学研究センター

特命助教
粒子系シミュレーションの高速化

上野宗孝

惑星科学研究センター

客員教授
宇宙科学・太陽系探査に関わるミッションの創出に関わる研究と，将来要素技術の開拓岩澤 全規

惑星科学研究センター

客員准教授
並列粒子シミュレーションコード
開発フレームワーク（FDPS）の開発

52

３．研究成果の概要等について＊継続用紙添付可，研 究 者 や 研 究 テ ー マ ご と な ど ， ３ページ以内に簡 潔 に ま と め て下さい。
本 プロジェクトでは、天 文 学 から地 球 科 学 にわたる全 国 の研 究 者 の連 携 融 合 を促 し、
惑 星 ・惑 星 系 の形 成 進 化 多 様 性 と惑 星 表 層 環 境 の可 能 な姿 を探 究 する総 合 的 な研 究を推 進 し、生 命 の発 生 と生 存 の議 論 につなげるべく、惑 星 科 学 研 究 センター(CPS)を立
ち上 げこれを運 営 してきました。令 和 ２年 度 は特 に以 下 の 4 点 を軸 に活 動 を行 いました。
1. 計 算 惑 星 学 分 野 の研 究 推 進 事 業
実 験 が不 可 能 な惑 星 の起 源 ・進 化 や惑 星 環 境 の変 動 といった現 象 を、「京 」やポス
ト「京 」（「富 岳 」）などのスーパーコンピュータを用 いた大 規 模 数 値 シミュレーションによって解 明 する。
2. 惑 星 探 査 コンソーシアム推 進 事 業
太 陽 系 探 査 計 画 におけるミッションの企 画 ・創 出 とそれを担 う人 材 育 成 を目 的 とした「惑 星 探 査 コンソーシアム」計 画 をリードする。
3. 研 究 交 流 事 業
国 内 外 の著 名 講 師 による惑 星 科 学 一 般 の最 先 端 講 義 と国 際 交 流 の場 を提 供 する。また、多 数 の実 習 ・セミナー等 を支 援 する。
4. ネット図 書 館 事 業
上 記 1-3の活 動 で得 られた知 見 をウェブ上 に集 積 公 開 し、分 野 横 断 的 な教 育 研 究
活 動 を奨 励 する。
これによって、CPS という我 が国 の当 該 分 野 には他 に類 を見 ないユニークな機 能 を維 持
し、コミュニティの中 核 としてこれを機 能 させ、神 戸 大 学 のプレゼンス向 上 に当 該 分 野 から寄 与 してきました。
惑 星 科 学 ・地 球 科 学 ・宇 宙 生 物 学 で扱 う現 象 は観 測 ・実 験 だけでは探 求 不 可 能 な対 象を多 々有 するため、計 算 科 学 やデータ科 学 の手 法 を用 いたアプローチが必 須 であります。これについて、次 世 代 高 機 能 計 算 機 を含 む様 々な計 算 資 源 の活 用 による惑 星 ・惑
星 系 の形 成 進 化 多 様 性 の研 究 、データ同 化 に象 徴 される観 測 とシミュレーションの融合 、また、これらに必 要 となる計 算 環 境 やソフトウェアの開 発 を主 な目 的 として活 動 を展開 するとともに、全 国 の関 連 研 究 者 との連 携 を促 進 しました。さらに、これまで行 ってきた
知 見 の集 積 ・シミュレーション・データに、AI コンピューティングの手 法 を導 入 することで融 合 進 化 していくことを意 図 した専 用 アーキテクチャの開 発 も推 進 しました。さらに、超 並
列 プロセッサ PEZY-SC2 を採 用 した高 性 能 スーパーコンピューター「アジサイ」を設 置 し、並 列 アプリケーションの開 発 を推 進 しました。
既 存 の計 算 資 源 の活 用 としては、文 部 科 学 省 委 託 研 究 事 業 「富 岳 成 果 創 出 加 速 プ
ログラム」に新 規 に採 択 され、国 内 16 か所 の大 学 研 究 機 関 と連 携 して理 化 学 研 究 所 のスーパーコンピュータ「富 岳 」による大 規 模 シミュレーションの研 究 開 発 、それに関 連 した
研 究 会 やソフトウェア講 習 会 を開 催 しました。
系 外 惑 星 を含 む地 球 型 惑 星 大 気 研 究 について、自 然 科 学 研 究 機 構 アストロバイオロ

53

ジーセンターとの共 催 で CPS & ABC ワークショップ「系 外 惑 星 大 気 の観 測 とモデリング」(2021 年 3 月 1 日 、オンライン)を開 催 、また、科学研究費補助金・基盤研究 S「あかつきデータ同 化 が明 らかにする金 星 大 気 循 環 の全 貌 」(代 表 ：林 祥 介 )をコアとして、金 星 大 気の構 造 解 明 に迫 るセミナー群 と年 度 末 研 究 会 （3 月 10・１１日 、15 日 ）を開 催 するなど、
研 究 交 流 の場 を提 供 するとともに、金 星 ・火 星 から系 外 惑 星 に至 る汎 惑 星 気 象 学 ・気 候
学 のためのミュレーションモデルの研 究 開 発 を推 進 しました。
新 たなアーキテクチャ開 発 事 業 としては、新 エネルギー・産 業 技 術 総 合 開 発 機 構 による「高 効 率 ・高 速 処 理 を可 能 とする AI チップ・次 世 代 コンピューティングの技 術 開 発 プ
ロジェクト (1) 革 新 的 AI エッジコンピューティング技 術 の開 発 」 に基 づき、株 式 会 社
Preferred Networks との共 同 研 究 で高 効 率 ・高 速 処 理 を可 能 とする AI チップの開 発 に
向 けた研 究 を進 め、特 に電力性能向上のための回路方式の検討を行いました。
計算科学振興財団による研究教育拠点(COE)形成推進事業「ポスト「京」、ポスト・ポスト「京」をみすえたハードウェア・アルゴリズム・ソフトウェアの総合的研究」では、理化学研究所と共同で
地球惑星数値シミュレーションに関する情報収集を行い、さらに気象気候共通ライブラリ等のPEZY-SC プロセッサ使用のサーバ等の超メニーコアプロセッサへの移植可能性について検討を行ってきました。株式会社テラピクセル・テクノロジーズとの共同研究部門である高性能プロセッサコデザイン部門では、大規模シミュレーション・人工知能・データサイエンス応用に特化した高性能プロセッサの開発を、アプリケーション開発・それによる惑星学を中心とするサイエンス研
究と一体となって推進し、シミュレーションやデータサイエンス等の手法による惑星学・計算科学の発展を推し進めました。
太 陽 系 探 査 計 画 を推 進 するための環 境 整 備 やこれを担 う人 材 育 成 に向 けての活 動については、日 本 学 術 会 議 の大 型 計 画 2020 の一 つとして日 本 惑 星 科 学 会 と地 球 電 磁
気 ・惑 星 圏 学 会 が連 名 で申 請 した「惑 星 探 査 コンソーシアム」計 画 の提 案 幹 事 として貢献 しました。提 案 後 も、JAXA／宇 宙 科 学 研 究 所 並 びに東 北 大 学 惑 星 プラズマ・大 気 研
究 センターや国 立 天 文 台 等 と関 係 諸 機 関 と連 携 し、計 画 の具 体 化 に向 けての議 論 検
討 を続 けています。
今 年 度 はコロナウイルス流 行 の影 響 下 で、本 プロジェクトで主 催 ・共 催 した全 ての研究 会 ・ワークショップや実 習 会 をオンライン開 催 としました。CPS ではかねてよりテレビ会
議 やウェブ会 議 システム Zoom を積 極 的 に取 り入 れてきたことから、大 きな負 担 もなく遠隔 参 加 を受 け入 れることが可 能 でした。この知 見 は学 内 外 へ提 供 し、遠 隔 講 義 等 に活用 されました。
令 和 3 年 度 も、CPS は全 国 の惑 星 科 学 研 究 のハブとして活 動 を続 けていきます。これによって、神 戸 大 学 の惑 星 科 学 研 究 の推 進 力 となると同 時 に、全 国 の惑 星 科 学 のコミュ
ニティと連 携 した活 動 を続 けていきたいと思 います。具 体 的 活 動 については CPS のウェ
ブページ(https://www.cps-jp.org/)をご覧 ください。

54

４．論文・著書・特許出願リスト[論文]


Takeshi Horinouchi, Yoshi-Yuki Hayashi*, Shigeto Watanabe, Manabu Yamada,Atsushi Yamazaki, Toru Kouyama, Makoto Taguchi, Tetsuya Fukuhara, Masahiro
Takagi, Kazunori Ogohara, Shin-ya Murakami, Javier Peralta, Sanjay S. Limaye,
Takeshi Imamura, Masato Nakamura, Takao M. Sato, and Takehiko Satohwaves and turbulence maintain the super-rotation of Venus' atmosphere2020.4

368 巻

6489 号

How

Science

pp.405-409

M. Arakawa*, T. Saiki, K. Wada, K. Ogawa, T. Kadono, K. Shirai*, H. Sawada, K.
Ishibashi, R. Honda, N. Sakatani, Y. Iijima, C. Okamoto, H. Yano, Y. Takagi, M.
Hayakawa, P. Michel, M. Jutzi, Y. Shimaki, S. Kimura, Y. Mimasu, T. Toda, H.
Imamura, S. Nakazawa, H. Hayakawa, S. Sugita, T. Morota, S. Kameda, E.
Tatsumi, Y. Cho, K. Yoshioka, Y. Yokota, M. Matsuoka, M. Yamada, T. Kouyama, C.
Honda, Y. Tsuda, S. Watanabe, M. Yoshikawa, S. Tanaka, F. Terui, S. Kikuchi, T.
Yamaguchi, N. Ogawa, G. Ono, K. Yoshikawa, T. Takahashi, Y. Takei, A. Fujii, H.
Takeuchi, Y. Yamamoto, T. Okada, C. Hirose, S. Hosoda, O. Mori, T. Shimada, S.
Soldini, R. Tsukizaki, T. Iwata, M. Ozaki, M. Abe ,N. Namiki, K. Kitazato, S.
Tachibana, H. Ikeda, N. Hirata, N. Hirata* ,R. Noguchi, A. Miura An artificial
impact on the asteroid (162173) Ryugu formed a crater in the gravity-dominatedregime

Science2020.4368 巻

6486 号

pp. 67-71

Yuichi Ito, George L. Hashimoto, Yoshiyuki O. Takahashi*, Masaki Ishiwatari,
Kiyoshi Kuramoto H2O2-induced Greenhouse Warming on Oxidized Early Mars
The Astrophysical Journal2020.4893 巻

2号

68 (8pp)

T. Morota, S. Sugita, Y. Cho, M. Kanamaru, E. Tatsumi, N. Sakatani, R. Honda, N.
Hirata*, H. Kikuchi, M. Yamada, Y. Yokota, S. Kameda, M. Matsuoka, H. Sawada,
C. Honda, T. Kouyama, K. Ogawa, H. Suzuki, K. Yoshioka, M. Hayakawa, N.
Hirata, M. Hirabayashi, H. Miyamoto, T. Michikami, T. Hiroi, R. Hemmi, O. S.
Barnouin, C. M. Ernst, K. Kitazato, T. Nakamura, L. Riu,

H. Senshu, H.

Kobayashi, S. Sasaki, G. Komatsu, N. Tanabe, Y. Fujii, T. Irie, M. Suemitsu, N.
Takaki, C. Sugimoto, K. Yumoto, M. Ishida, H. Kato, K. Moroi, D. Domingue, P.
Michel, C. Pilorget, T. Iwata, M. Abe, M. Ohtake, Y. Nakauchi, K. Tsumura, H.
Yabuta, Y. Ishihara, R. Noguchi, K. Matsumoto, A. Miura, N. Namiki, S. Tachibana,M. Arakawa*, H. Ikeda, K. Wada, T. Mizuno, C. Hirose, S. Hosoda, O. Mori, T.
Shimada, S. Soldini, R. Tsukizaki, H. Yano, M. Ozaki, H. Takeuchi, Y. Yamamoto,
T. Okada, Y. Shimaki, K. Shirai*, Y. Iijima, H. Noda, S. Kikuchi, T. Yamaguchi, N.
Ogawa, G. Ono, Y. Mimasu, K. Yoshikawa, T. Takahashi, Y. Takei, A. Fujii, S.
Nakazawa, F. Terui, S. Tanaka,

M. Yoshikawa, T. Saiki, S. Watanabe, Y. Tsuda

Sample collection from asteroid (162173) Ryugu by Hayabusa2: Implications forsurface evolution

Science2020.5368 巻

6491 号

pp.654-659

Iori Sumida, Yuya Ishizawa, Natsuki Hosono*, Takanori Sasaki

55

N-bodySimulations of the Ring Formation Process around the Dwarf Planet Haumea
The Astrophysical Journal2020.6

897 巻

1号

21 (11pp)

Long Wang, Masaki Iwasawa, Keigo Nitadori, Junichiro Makino* PETAR: ahigh-performance N-body code for modelling massive collisional stellar systems
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

2020.7

497 巻

1号

pp.

536-555


Takayoshi Nagaya, Atsushi Okamoto, Ryosuke Oyanagi, Yusuke Seto*, Akira
Miyake, Masaoki Uno, Jun Muto, Simon R. Wallis

Crystallographic preferredorientation of talc determined by an improved EBSD procedure for sheet silicates:
Implications for anisotropy at the slab–mantle interface due to Si-metasomatism
American Mineralogist 2020.6


105 巻

6号

pp. 873-893

Ohtsuki, K*, Kawamura, H, Hirata, N*, Daisaka, H, Kimura, H

Size of thesmallest particles in Saturn's rings

113346 号

ICARUS

2020.7344 巻(11pp)


Yuta Nakagawa, Takanori Kodama, Masaki Ishiwatari, Hajime Kawahara,
Yasushi Suto, Yoshiyuki O. Takahashi*, George L. Hashimoto, Kiyoshi Kuramoto,Kensuke Nakajima, Shin-ichi Takehiro, Yoshi-Yuki Hayashi*

Obliquity of an

Earth-like Planet from Frequency Modulation of Its Direct-imaged Lightcurve:
Mock Analysis from General Circulation Model Simulation
Journal

2020.7

898 巻

2号

The Astrophysical95 (18pp)

Toshihiko Kadono, Masahiko Arakawa*, Rie Honda, Ko Ishibashi, Kazunori
Ogawa, Naoya Sakatani, Hirotaka Sawada, Yuri Shimaki, Kei Shirai*, Seiji
Sugita, Koji Wada

Impact Experiment on Asteroid (162173) Ryugu: Structure

beneath the Impact Point Revealed by In Situ Observations of the Ejecta Curtain
ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS

2020.8899 巻 1 号 L22 (6pp)

Yuri Shimaki, Hiroki Senshu, Naoya Sakatani, Tatsuaki Okada, Tetsuya
Fukuhara, Satoshi Tanaka, Makoto Taguchi, Takehiko Arai, Hirohide Demura,
Yoshiko Ogawa, Kentaro Suko, Tomohiko Sekiguchi, Toru Kouyama, Sunao
Hasegawa, Jun Takita, Tsuneo Matsunaga, Takeshi Imamura, Takehiko Wada,
Kohei Kitazato, Naru Hirata, Naoyuki Hirata*, Rina Noguchi, Seiji Sugita, Shota
Kikuchi, Tomohiro Yamaguchi, Naoko Ogawa, Go Ono, Yuya Mimasu, Kent
Yoshikawa, Tadateru Takahashi, Yuto Takei, Atsushi Fujii, Hiroshi Takeuchi,
Yukio Yamamoto, Manabu Yamada, Kei Shirai*, Yu-ichi Iijima, Kazunori Ogawa,Satoru Nakazawa, Fuyuto Terui, Takanao Saiki, Makoto Yoshikawa, Yuichi Tsuda,
Sei-ichiro Watanabe

Thermophysical properties of the surface of asteroid

162173 Ryugu: Infrared observations and thermal inertia mapping2020.9
348 巻

113835 号

ICARUS(15pp)

Shota Kikuchi, Sei-ichiro Watanabe, Takanao Saiki, Hikaru Yabuta, Seiji Sugita,
Tomokatsu Morota, Naru Hirata, Naoyuki Hirata*, Tatsuhiro Michikami,
Chikatoshi Honda, Yashuhiro Yokota, Rie Honda, Naoya Sakatani, Tatsuaki

56

Okada, Yuri Shimaki, Koji Matsumoto, Rina Noguchi, Yuto Takei, Fuyuto Terui,
Naoko Ogawa, Kent Yoshikawa, Go Ono, Yuya Mimasu, Hirotaka Sawada, Hitoshi
Ikeda, Chikako Hirose, Tadateru Takahashi, Atsushi Fujii, Tomohiro Yamaguchi,
Yoshiaki Ishihara, Tomoki Nakamura, Kohei Kitazato, Koji Wada, Shogo
Tachibana, Eri Tatsumi, Moe Matsuoka, Hiroki Senshu, Shingo Kameda, Toru
Kouyama, Manabu Yamada, Kei Shirai*, Yuichiro Cho, Kazunori Ogawa, Yukio
Yamamoto ,Akira Miura, Takahiro Iwata, Noriyuki Namiki, Masahiko Hayakawa,
Masanao Abe, Satoshi Tanaka, Makoto Yoshikawa, Satoru Nakazawa, Yuichi
Tsuda

Hayabusa2 Landing Site Selection: Surface Topography of Ryugu andTouchdown Safety


SPACE SCIENCE REVIEWS

K. Yamasaki*, T. Yajima

2020.10

216 巻

7号

KCC analysis of a one-dimensional system duringcatastrophic shifts of the Hill function: Douglas tensor in the non-equilibrium
region International Journal of Bifurcation and Chaos

2020.10

30 巻

11 号

2030032-1
Takanao Saiki, Yuto Takei, Yuya Mimasu, Hirotaka Sawada, Naoko Ogawa, Go
Ono, Kent Yoshikawa, Fuyuto Terui, Masahiko Arakawa*, Seiji Sugita, Seiichiro
Watanabe, Makoto Yoshikawa, Satoru Nakazawa, Yuichi Tsuda
kinetic impact experiment: Operational planning and results
2020.10



175 巻

Hayabusa2's

Acta Astronautica

pp.362-374

Toru Homma, Keiji Ohtsuki*, Natsuho Maeda, Ryo Suetsugu, Masahiro N.
Machida, Takayuki Tanigawa

Delivery of Pebbles from the Protoplanetary Disk

into Circumplanetary Disks

The Astrophysical Journal

2020.11

903 巻

2号

98p


Masaki Iwasawa, Daisuke Namekata, Ryo Sakamoto, Takashi Nakamura,
Yasuyuki Kimura, Keigo Nitadori, Long Wang, Miyuki Tsubouchi, Jun Makino*,
Zhao Liu, Haohuan Fu, Guangwen Yang

Implementation and Performance ofBarnes-Hut N-body algorithm on Extreme-scale Heterogeneous Many-core
Architectures
Applications


The International Journal of High Performance Computing
2020.11

34 巻

6号

pp.615-628

Balázs Bradák, Yusuke Seto*, Martin Chadima, József Kovács, Péter Tanos, GáborÚjvári, Masayuki Hyodo

Magnetic fabric of loess and its significance in

Pleistocene environment reconstructions
巻

Earth-Science Reviews2020.11210

103385

Naoyuki Hirata*, Ryo Suetsugu, Keiji Ohtsuki* A global system of furrows on
Ganymede indicative of their creation in a single impact event

ICARUS

2020.12352 巻
Takanao Saiki,

Yuya Mimasu,

Yuto Takei, Manabu Yamada, Hirotaka Sawada,

Kazunori Ogawa, Naoko Ogawa, Hiroshi Takeuchi, Akira Miura, Yuri Shimaki,
Koji Wada, Rie Honda,

YasuhiroYokota, Kei Shirai*, Naruhisa Sano, Hirohito

Ohtsuka, Go Ono, Kent Yoshikawa, Shota Kikuchi, Chikako Hirose, Yukio

57

Yamamoto, Takahiro Iwata, Masahiko Arakawa*, Seiji Sugita,

Satoshi Tanaka,

Fuyuto Terui, Makoto Yoshikawa, Satoru Nakazawa, Sei-ichiro Watanabe, Yuichi
Tsuda

Motion reconstruction of the small carry-on impactor aboard Hayabusa2

Astrodynamics


2020.12

4巻

4号

pp.289-308

Naoyuki Hirata*, Noriyuki Namiki, Fumi Yoshida, Koji Matsumoto, Hirotomo
Noda, Hiroki Senshu, Takahide Mizuno, Fuyuto Terui, Yoshiaki Ishihara, Ryuhei
Yamada, Keiko Yamamoto, Shinsuke
Tsuda, Sei-ichiro Watanabe

Abe, Rina Noguchi, Naru Hirata, Yuichi

Rotational effect as the possible cause of the east-west asymmetric crater rims on Ryugu observed by LIDAR data
2021.1

ICARUS

354 巻

Ayako I. Suzuki, Yoichi Fujita, Shunya Harada, Masato Kiuchi, Yasunari Koumoto,Eri Matsumoto, Tomomi Omura, Sae Shigaki, Erine Taguchi, Sayaka Tsujido,
Kosuke Kurosawa,Sunao Hasegawa, Takayuki Hirai, Makoto Tabata, Hideki

Tamura, Toshihiko Kadono, Akiko M. Nakamura*, Masahiko Arakawa*, Seiji
Sugita, Ko Ishibashi

Experimental study concerning the oblique impact of low-

and high-density projectiles on sedimentary rocks
2021.1Planetary and Space Science

195 巻

E. Tatsumi, C. Sugimoto, L. Riu, S. Sugita, T. Nakamura, T. Hiroi, T. Morota, M.
Popescu, T. Michikami, K. Kitazato,

M. Matsuoka,

S. Kameda, R. Honda, M.

Yamada, N. Sakatani, T. Kouyama, Y. Yokota, C. Honda,

H. Suzuki, Y. Cho, K.

Ogawa, M. Hayakawa, H. Sawada, K. Yoshioka, C. Pilorget, M. Ishida, D.
Domingue, N. Hirata*, S. Sasaki ,J. de León, M. A. Barucci, P. Michel, M.
Suemitsu, T. Saiki, S. Tanaka, F. Terui, S. Nakazawa, S. Kikuchi, T. Yamaguchi,
N. Ogawa, G. Ono, Y. Mimasu, K. Yoshikawa, T. Takahashi, Y. Takei, A. Fujii, Y.
Yamamoto, T. Okada, C. Hirose, S. Hosoda, O. Mori, T. Shimada, S. Soldini, R.
Tsukizaki, T. Mizuno, T. Iwata, H. Yano, M. Ozaki, M. Abe, M. Ohtake, N. Namiki,S. Tachibana, M. Arakawa*, H. Ikeda, M. Ishiguro, K. Wada, H. Yabuta, H.
Takeuchi, Y. Shimaki, K. Shirai*, N. Hirata, Y. Iijima, Y. Tsuda, S. Watanabe, M.
Yoshikawa

Collisional history of Ryugu’s parent body from bright surface

boulders Nature Astronomy 2021.1 5 巻
1号

pp.39-45

Rina Noguchi, Naoyuki Hirata*, Naru Hirata, Yuri Shimaki, Naoki Nishikawa,
Sayuri Tanaka, Takaaki Sugiyama, Tomokatsu Morota, Seiji Sugita, Yuichiro Cho,
Rie Honda, Shingo Kameda, Eri Tatsumi, Kazuo Yoshioka, Hirotaka Sawada,
Yasuhiro Yokota, Naoya Sakatani, Masahiko Hayakawa, Moe Matsuoka, Manabu
Yamada, Toru Kouyama, Hidehiko Suzuki, Chikatoshi Honda, Kazunori Ogawa,

Masanori Kanamaru, Sei-ichiro Watanabe

Crater depth-to-diameter ratios onasteroid 162173 Ryugu

354 巻

ICARUS

2021.1

Ayako I. Suzuki, Yoichi Fujita, Shunya Harada, Masato Kiuchi, Yasunari Koumoto,Eri Matsumoto, Tomomi Omura, Sae Shigaki, Erine Taguchi, Sayaka Tsujido,
Kosuke Kurosawa, Sunao Hasegawa, Takayuki Hirai, Makoto Tabata, Hideki

58

Tamura, Toshihiko Kadono, Akiko M. Nakamura*, Masahiko Arakawa*, Seiji
Sugita, Ko Ishibashi Experimental study concerning the oblique impact of lowand high-density projectiles on sedimentary rocks
2021.1

195 巻

Planetary and Space Science

105141(12 pp)

Tomomi Omura, Akiko M. Nakamura* Primordial Porous Structure of Chondrite
Parent Bodies Due to Self-gravity

The Planetary Science Journal 2021.2

2巻

41(12 pp)K. Wada, K. Ishibashi, H. Kimura, M. Arakawa*, H. Sawada, K. Ogawa, K. Shirai*,R. Honda, Y. Iijima, T. Kadono, N. Sakatani, Y. Mimasu, T. Toda, Y. Shimaki, S.
Nakazawa, H. Hayakawa, T. Saiki, Y. Takagi, H. Imamura, C. Okamoto, M.
Hayakawa, N. Hirata, H. Yano Size of particles ejected from an artificial impact
crater on asteroid 162173 Ryugu

Astronomy and Astrophysics

2021.3

6

K. Kitazato, R. E. Milliken, T. Iwata, M. Abe, M. Ohtake, S. Matsuura, Y. Takagi,
T. Nakamura,T. Hiroi, M. Matsuoka, L. Riu, Y. Nakauchi, K. Tsumura, T. Arai,

H. Senshu, N. Hirata, M. A. Barucci, R. Brunetto, C. Pilorget, F. Poulet, J.-P.
Bibring, D. L. Domingue, F. Vilas, D. Takir, E. Palomba, A. Galiano, D. Perna, T.
Osawa, M. Komatsu, A. Nakato, T. Arai, N. Takato, T. Matsunaga, M. Arakawa*,
T. Saiki, K. Wada, T. Kadono, H. Imamura, H. Yano, K. Shirai*, M. Hayakawa, C.
Okamoto, H. Sawada, K. Ogawa, Y. Iijima, S. Sugita, R. Honda, T. Morota, S.
Kameda, E. Tatsumi, Y. Cho, K. Yoshioka, Y. Yokota, N. Sakatani, M. Yamada, T.
Kouyama, H. Suzuki, C. Honda, N. Namiki, T. Mizuno, K. Matsumoto, H. Noda,
Y. Ishihara, R. Yamada, K. Yamamoto, F. Yoshida, S. Abe, A. Higuchi, Y.
Yamamoto, T. Okada, Y. Shimaki, R. Noguchi, A. Miura, N. Hirata*, S.
Tachibana, H. Yabuta, M. Ishiguro, H. Ikeda, H. Takeuchi, T. Shimada, O. Mori,S. Hosoda, R. Tsukizaki, S. Soldini, M. Ozaki, F. Terui, N. Ogawa, Y. Mimasu, G.
Ono, K. Yoshikawa, C. Hirose, A. Fujii, T. Takahashi, S. Kikuchi, Y. Takei, T.
Yamaguchi, S. Nakazawa, S. Tanaka, M. Yoshikawa, S. Watanabe, Y. Tsuda
Thermally altered subsurface material of asteroid (162173) Ryugu Nature
Astronomy

2021.3 5 巻

Yuuya Nagaashi,

3号

pp246-250

Akiko M. Nakamura*,

Sunao Hasegawa,

Koji Wada

Packing fraction of clusters formed in free-falling granular streams based on flash
x-ray radiography

Physical Review E 2021.3

[著書]
なし
[特許]
なし

59

103 巻

3290(36 pp)

５．関 連 活 動 及 び 特 記 事 項(注 ) 複 数 の 研 究 プ ロ ジ ェ ク ト に 所 属 さ れ て い る 先 生 で ， 研 究 成 果 の 切 り 分 け が 難 し く ， 複 数 のプロジェクトから成果として報告する場合は，その成果のあとに「※」印を付して下さい。
（ １ ） 外 部 資 金 等 (外 部 資 金 名 (種 目 )， 代 表 者 名 ， 研 究 タ イ ト ル ， 当 該 年 度 の 受 入 金 額 を 記 載 ）○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金（ 研 究 代 表 者 ）研 究 種 目： 基盤研究（S)代 表 者 名： 林 祥介
研 究 課 題 名： あかつきデータ同化が明らかにする金星大気循環の全貌
受 入 金 額： 14,625千 円
研 究 種 目： 新学術領域研究(研究領域提案型)
代 表 者 名： 中村 昭子
研 究 課 題 名： 粉体流を用いたダスト集合体の衝突進化の実験的研究
受 入 金 額： 2,470千 円
研 究 種 目： 新学術領域研究(研究領域提案型)
代 表 者 名： 平田 直之
研 究 課 題 名： カッシーニ画像データ解析による土星中型氷衛星の熱進化史の解明
受 入 金 額： 2,600千 円
研 究 種 目： 新学術領域研究(研究領域提案型)
代 表 者 名： 山﨑 和仁
研 究 課 題 名： ミルフィーユ構造のキンク強化理論：砂泥互層褶曲の微分幾何学的考察
受 入 金 額： 2,210千 円
研 究 種 目： 新学術領域研究(研究領域提案型)
代 表 者 名： 播磨 尚朝
研 究 課 題 名： J-Physics：多極子伝導系の物理の研究総括
受 入 金 額： 2,470千 円
研 究 種 目： 基盤研究（A)代 表 者 名： 荒 川 政 彦
研 究 課 題 名： 衝突破壊の超高速X線トモグラフィーによる小惑星族の多様性に関する研究
受 入 金 額： 8,320千 円
研 究 種 目： 基盤研究（B)
代 表 者 名： 瀬戸 雄介
研 究 課 題 名： 原始太陽系を模擬した浮遊溶融システムの新規開発
受 入 金 額： 2,080千 円
研 究 種 目： 基盤研究（C)代 表 者 名： 中村 昭子
研 究 課 題 名： 微小重力実験による小天体レゴリス上のクレータースケール則の構築
受 入 金 額： 780千 円

60

研 究 種 目： 基盤研究（C)代 表 者 名： 樫村 博基
研 究 課 題 名： 非静力学金星大気大循環モデルの開発と雲層大規模構造における熱対流の役割解明
受 入 金 額： 1,300千 円
研 究 種 目： 若手研究
代 表 者 名： 細野 七月
研 究 課 題 名： 原始地球のマグマオーシャンが、巨大衝突と地球-月系の形成に与える影響の評価
受 入 金 額： 2,440千 円
研 究 種 目： 若手研究
代 表 者 名： 平田 直之
研 究 課 題 名： はやぶさ２画像データをつかった、現在・過去の自転状態の解析と表層進化の解明
受 入 金 額： 3,250千 円○ 外 部 資 金 名： 科学研究費補助金（ 研 究 分 担 者 ）研 究 種 目： 新学術領域研究(研究領域提案型)
代 表 者 名： 臼井 寛裕（宇宙航空研究開発機構）
研 究 課 題 名： 水惑星学創成に向けた太陽系探査
受 入 金 額： 1,040千 円

分担者：

研 究 種 目： 新学術領域研究(研究領域提案型)
代 表 者 名： 玄田 英典（東京工業大学）
分担者：高橋研 究 課 題 名： 太陽系天体における水・物質循環のモデリング
受 入 金 額： 1,040千 円

荒川

政彦

芳幸

研 究 種 目： 基盤研究(A)代 表 者 名： 奥地 拓生（岡山大学）
分担者：瀬戸 雄介
研 究 課 題 名： 高強度中性子散乱と高分解能電顕によるマントル鉱物の水素配置と水素輸送の統合解析
受 入 金 額： 390千 円
研 究 種 目： 基盤研究(A)代 表 者 名： 荒川 政彦（神戸大学）
分担者：保井 みなみ
研 究 課 題 名： 衝突破壊の超高速X線トモグラフィーによる小惑星族の多様性に関する研究
受 入 金 額： 1,430千 円
研 究 種 目： 基盤研究(A)代 表 者 名： 中 村 智 樹 （東北大学）
分担者：臼井 文彦
研 究 課 題 名： 新しい時代の太陽系物質科学：マルチスケールで見た含水小惑星の形成進化歴史
受 入 金 額： 1,950千 円
研 究 種 目： 基盤研究(A)代 表 者 名： 野口 高明（九州大学）
分担者：臼井 文彦
研 究 課 題 名： 彗星塵とされてきた宇宙塵は彗星起源なのか？：分析と分光観測からのアプローチ
受 入 金 額： 650千 円

61

研 究 種 目： 基盤研究(B)
代 表 者 名： 土 井 妙 子 (金 沢 大 学 )分担者：牧野研 究 課 題 名： 「福島を伝える」ICT教材開発と評価
受 入 金 額： 390千 円

淳一郎

研 究 種 目： 基盤研究(B)
代 表 者 名： 石 渡 正 樹 (北 海 道 大 学 )
分担者：高橋 芳幸
研 究 課 題 名： 地球型系惑星の気候多様性の解明および気候状態に基づく惑星緒量の推定
受 入 金 額： 260千 円
研 究 種 目： 基盤研究(B)
代 表 者 名： 藤 井 通 子 (東 京 大 学 )分担者：斎藤 貴之
研 究 課 題 名： 銀河シミュレーションで探る星団起源ブラックホール連星の宇宙史
受 入 金 額： 65千 円
研 究 種 目： 基盤研究(C)代 表 者 名： 台坂 博(一橋大学)
分担者：牧野 淳一郎
研 究 課 題 名： 計算機の中の惑星探査: 計算機の中の惑星リングの実現にむけて受 入 金 額：130千 円
研 究 種 目： 基盤研究(C)代 表 者 名： 台坂 博(一橋大学)
分担者：大槻 圭史
研 究 課 題 名： 計算機の中の惑星探査：計算機の中の惑星リングの実現にむけて受 入 金 額： 130千 円
研 究 種 目： 基盤研究(C)代 表 者 名： 長 谷 川 直 (宇宙航空研究開発機構)
分担者：中村 昭子
研 究 課 題 名： 分化小惑星上の水から読み解く太陽系衝突の歴史
受 入 金 額： 247千 円
研 究 種 目： 基盤研究(C)代 表 者 名： 馬 場 淳 一 (国 立 天 文 台 )分担者：斎藤 貴之
研 究 課 題 名： 銀河系の大局的物質混合史の解明：何がいつどのように星の大移動を引き起したのか？
受 入 金 額： 195千 円
研 究 種 目： 基盤研究(C)代 表 者 名： 長 谷 川 直 (宇宙航空研究開発機構)
分担者：臼井 文彦
研 究 課 題 名： 分化小惑星上の水から読み解く太陽系衝突の歴史
受 入 金 額： 221千 円
研 究 種 目： 国 際 共 同 研 究 加 速 基 金 国際共同研究強化(B)
代 表 者 名： WALLIS R・ Simon (東 京 大 学 )分担者：瀬戸研 究 課 題 名： EBSDの新展開によって拓く断層岩の微細組織学
受 入 金 額： 325千 円

62雄介

○ 外 部 資 金 名： 受 託 研 究 新 エ ネ ル ギ ー ・ 産 業 技 術 総 合 開 発 機 構
代 表 者 名： (株 )Preferred Networks 名村 健
分担者：牧野 淳一郎
研 究 題 目： FPGA IPと可変精度演算コアの融合による超低消費電力エッジヘビーコンピューテ
ィング向けSoCの研究開発
受 入 金 額： 33,712千円○外 部 資 金 名： 文 部 科 学 省 高 性 能 汎 用 計 算 機 高 度 利 用 事 業 費 補 助 金
代 表 者 名： 牧野 淳一郎
分担者：林 祥介、斎藤 貴之
研 究 題 目： 「富岳」成果創出加速プログラム「宇宙の構造形成と進化から惑星表層環境変動までの統一的描像の構築」
受 入 金 額： 8,663千円○外 部 資 金 名： 共 同 研 究 自 然 科 学 研 究 機 構 ア ス ト ロ バ イ オ ロ ジ ー セ ン タ ー
代 表 者 名： 林 祥介
研 究 題 目： CPSが推進する惑星科学研究における新グループ形成プログラム
受 入 金 額： 4,000千円○外 部 資 金 名： 共 同 研 究 (株 )Preferred Networks
代 表 者 名： 牧野 淳一郎
研 究 題 目： AI向 け プ ロ セ ッ サ 上 で の 高 性 能 HPCア プ リ ケ ー シ ョ ン ・ ア プ リ ケ ー シ ョ ン
フレームワークの開発
受 入 金 額： 15,000千 円○外 部 資 金 名： 共 同 研 究 (株 )テ ラ ピ ク セ ル ・ テ ク ノ ロ ジ ー ズ
代 表 者 名： 牧野 淳一郎
研 究 題 目： 高 性 能 プ ロ セ ッ サ コ デ ザ イ ン 部 門
受 入 金 額： 22,770千 円○外 部 資 金 名： 共 同 研 究 先 端 加 速 シ ス テ ム ズ (株 )代 表 者 名： 牧野 淳一郎
研 究 題 目： バ イ オ イ ン フ ォ マ テ ィ ク ス 解 析 の 高 速 化
受 入 金 額： 6,000千 円○外 部 資 金 名： 奨 学 寄 附 金 公 益 財 団 法 人 計 算 科 学 振 興 財 団 研 究 教 育 拠 点（ COE)形 成 推 進 事 業
代 表 者 名： 林 祥 介
研 究 題 目： ポ ス ト 「 京 」 、 ポ ス ト ・ ポ ス ト 「 京 」 を み す え た ハ ー ド ウ ェ ア ・ ア ル ゴ リ
ズム・ソフトウェアの総合的研究
受 入 金 額： 620千円○外 部 資 金 名： 奨 学 寄 附 金 2020年 度 笹 川 科 学 研 究 助 成
代 表 者 名： 中 村 昭 子
研 究 題 目： 「 原 子 惑 星 系 円 盤 ダ ス ト の サ イ ズ 成 長 に 関 す る 実 験 的 研 究 ― 自 由 落 下 ダ ス
ト流を用いた新手法―」に対する研究
受 入 金 額： 690千円

63

○外 部 資 金 名： 奨 学 寄 附 金 公 益 財 団 法 人 ひ ょ う ご 科 学 技 術 協 会
代 表 者 名： 平 田 直 之
研 究 題 目： 土 星 系 氷 衛 星 の 熱 進 化 史 の 解 明 ： 将 来 探 査 に 向 け て の 画 像 解 析 に 基 づ く 研
究
受 入 金 額： 1,000千円○外 部 資 金 名： 奨 学 寄 附 金 SCES寄 付 金
代 表 者 名： 播 磨 尚 朝
研 究 題 目： 若 手 育 成 と 強 相 関 電 子 系 研 究 振 興 の た め
受 入 金 額： 500千円○外 部 資 金 名： 奨 学 寄 附 金 2020年 度 天 田 財 団 助 成 金
代 表 者 名： 大 道 英 二
研 究 題 目： 一 般 研 究 開 発 助 成 AF-2020208-B2レ ー ザ ー 加 工 に よ る テ ラ ヘ ル ツ 帯 フ ォ ト ニ
ックジェットレンズの作製
受 入 金 額： 2,700千円○外 部 資 金 名： 奨 学 寄 附 金 尾 林 優
代 表 者 名： 牧 野 淳 一 郎
研 究 題 目： 理 学 研 究 助 成 金
受 入 金 額： 10千円
（ ２ ） 受 賞 （賞名称，受賞対象，受賞者名，授与機関名、受賞年・月）（KUIDにあわせる）
学長表彰（ 授与機関名： 神 戸 大 学 ， 対 象 研 究 テ ー マ ： 「はやぶさ 2」による宇宙衝突実験）
受 賞 者 名 ： は や ぶ さ 2 SCI/DCAM3 神 戸 大 学 チ ー ム

受 賞 年 月 ： 2020年 度（３）研究集会の開催（研究プロジェクトの活動と関連の深いものに限る
研究集会名：富岳計算宇宙惑星・計算資源利用に関する課題内ワークショップ（第 1 回）
開催日：2020 年６月５日
場所：オンライン
研究集会名：FDPS 初級講習会
主催団体：理化学研究所 計算科学研究センター 粒子系シミュレータ研究チーム
開催日：2020 年 8 月 19 日
場所：オンライン
研究集会名：理研データ同化オンラインスクール (基礎編)
主催団体：理化学研究所 計算科学研究センター
開催日：2020 年 9 月 2 日-30 日
場所：オンライン64

研究集会名：第 1 回 金星大気「温故知新」セミナー
開催日：2020 年 9 月 8 日
場所：オンライン
研究集会名：第 2 回 金星大気「温故知新」セミナー
開催日：2020 年 9 月 23 日
場所：オンライン
研究集会名：第 3 回 金星大気「温故知新」セミナー
開催日：2020 年 10 月 14 日
場所：オンライン
研究集会名：富岳計算宇宙惑星・計算資源利用に関する課題内ワークショップ（第 2 回）
開催日：2020 年 10 月 27 日
場所：オンライン
研究集会名：第 4 回 金星大気「温故知新」セミナー
開催日：2020 年 11 月 16 日
場所：オンライン
研究集会名：第 5 回 金星大気「温故知新」セミナー
開催日：2020 年 11 月 25 日
場所：オンライン
研究集会名：第 6 回 金星大気「温故知新」セミナー
開催日：2020 年 12 月 4 日
場所：オンライン
研究集会名：第 7 回 金星大気「温故知新」セミナー
開催日：2020 年 12 月 7 日
場所：オンライン
研究集会名：第 8 回 金星大気「温故知新」セミナー
開催日：2020 年 12 月 25 日
場所：オンライン
研究集会名：第 9 回 金星大気「温故知新」セミナー
開催日：2021 年 1 月 12 日
場所：オンライン65

研究集会名：第 10 回 金星大気「温故知新」セミナー
開催日：2021 年 1 月 21 日
場所：オンライン
研究集会名：「富岳で加速する素粒子・原子核・宇宙・惑星」シンポジウム
開催日：2021 年 1 月 28 日‐29 日
場所：オンライン

研究集会名：CPS & ABC ワークショップ「系外惑星大気の観測とモデリング」
開催日：2021 年 3 月 1 日
場所：オンライン
研究集会名：金星大気の観測・シミュレーション・データ同化に関する研究会
開催日：2021 年 3 月 10 日-11 日, 15 日
場所：オンライン
研究集会名：国立天文台・天文シミュレーションプロジェクト（CfCA）2020 年度流体学校
主催団体：国立天文台・天文シミュレーションプロジェクト
開催日：2021 年 3 月 10 日-12 日, 22 日-23 日
場所：オンライン
研究集会名：第 11 回 金星大気「温故知新」セミナー
開催日：2021 年 3 月 18 日
場所：オンライン

研究集会名：第 13 回探査データ解析実習会
主催団体：月惑星探査育英会 実行委員会
開催日：2021 年 3 月 24 日‐26 日
場所：オンライン

研究集会名：地球流体データ解析・数値計算ワークショップ
主催団体：地球流体電脳倶楽部
開催日：2021 年 3 月 29 日‐31 日
場所：オンライン66

（ ５ ） そ の 他 ，研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 活 動 と 関 連 の あ る 特 記 事 項[記 事 ]
牧野 淳一郎

中央公論新社 中央公論
実に再現できる
中央公論新社
の正体⑦

樫村

博基

2020 年 12 月号「富岳」の正体⑦ 富岳を使形成の過程を忠聞き手：小林雅一

2020.12

中公新書ラクレ 『「スパコン富岳」後の日本』（小林雅一著）「富岳」
富岳を使えば銀河形成の過程を忠実に再現できる 2021.3

講義 No.10253「火星は明日の朝から猛烈な砂嵐」宇宙の気象を読み解く惑星夢ナビ

気象学（高校生向け研究紹介記事）
https://yumenavi.info/lecture.aspx?GNKCD=g010253[共催企画]
保井 みなみ神戸アストロクラブ第３回 太陽系研究の最前線 講師
バンドー神戸青少年科学館
2020.10.17
冬の企画展「神戸でシル！ミル！宇宙展」
ワークショップ「砂にクレーターをつくろう」講師
バンドー神戸青少年科学館 2020.12.5[取材協力]
牧野 淳一郎

神戸新聞 NEXT 神戸ゆかりのスパコン、また快挙

省エネで世界一 2020.6.24

PC Watch PFN の ス パ コ ン 「 MN ー 3 」、 省 電 力 性 能 ラ ン キ ン グ で 世 界 2 位~26.04Gflops/W の省電力性能を実現 2020.11.17
荒川

政彦

中日新聞

2020.12.6

山陰中央新報はやぶさ 2 太陽系を知るカギ

2020.11.28

山陰中央新報

おうちで学ぼう まなぶん学園

はやぶさ 2 カプセル帰還

アエラ
平田 直之

小惑星「りゅうぐう」に亡き研究者の名「完璧な旅」はまだ続く

2020.12.12

2020.12.21「木星衛星ガニメデ表面に太陽系最大の巨大クレーターを発見」プレスリリース
読売新聞・神戸新聞・日本経済新聞・東京新聞・共同通信・時事通信、Universe
Today （カナダ）紙面、オンライン掲載 2020.7-8

67

別紙１
様式（年次報告書）
令和

3年

5月

7日

令和２年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研究プロジェクトの名称
研究代表者

部局・専攻・氏名

医療診断に革新をもたらす世界初のサブサーフェスイメージングシステムの実現
数理データサイエンスセンター
理学研究科・化学専攻

木村

外 部 資 金

科学研究費補助金 26,000 千円，

受託研究経費獲 得 実 績奨学寄附金

7840 千円，共同研究経費

特許出願件数3 件，

論文発表件数

1 件，

建次郎

399,479 千円
千円
著書数

6件

２．構成員とその役割分担
氏
名木村 建次郎

部局・専攻
役
割
分
担
数理・データサイエンスセンター サブサーフェスイメージング装理学研究科・化学専攻
置開発

茶谷

絵理

理学研究科・化学専攻

サブサーフェスイメージング装
置開発

和田

昭英

理学研究科・化学専攻

可視光レーザートモグラフィに関する技術指導

谷野

裕一

医学部附属
センター

國久

智成

医学部付属病院・乳腺内分泌外科 サブサーフェスイメージング医
療応用

馬場

基

医学部付属病院・乳腺内分泌外科 サブサーフェスイメージング医
療応用

水本

紗千子

医学部付属病院・乳腺内分泌外科 サブサーフェスイメージング医
療応用

三木

万由子

医学部付属病院・乳腺内分泌外科 サブサーフェスイメージング医
療応用

犬伏

祥子

医学部付属病院・乳腺内分泌外科 サブサーフェスイメージング医
療応用

大西

佐季

医学部付属病院・乳腺内分泌外科 サブサーフェスイメージング医
療応用

舞田

利佳

医学部付属病院・乳腺内分泌外科 サブサーフェスイメージング医
療応用

国際がん医療・研究 サブサーフェスイメージング医
療応用

68

高尾

信太郎

兵庫県立がんセンター

サブサーフェスイメージング医
療応用

河野

誠之

社会医療法人木村憲明（ 株 ） Integral
Science

Geometry サブサーフェスイメージング装
置開発

美馬

勇輝

（ 株 ） Integral
Science

Geometry サブサーフェスイメージング装
置開発

佐藤

宣夫

千葉工業大学 工学部 機械電子創 ナノ計測
成工学科

宮戸

祐治

東芝ナノアナリシス(株)評価解析 ナノ計測

製鉄記念広畑病院 サブサーフェスイメージング医療応用

技術センター
木戸彰彦

一般財団法人日本自動車研究所 サブサーフェスイメージング自ＦＣ・ＥＶ研究部

古沢隆博

凸版印刷株式会社

動車応用に関する技術指導
生活・産業事 サブサーフェスイメージング医

業本部
野村

彩英子

療応用

凸版印刷株式会社

生活・産業事 サブサーフェスイメージング医

業本部
山﨑

智彦

清水

俊彦

療応用

凸版印刷株式会社

生活・産業事 サブサーフェスイメージング蓄

業本部

電池応用

神戸市立工業高等専門学校

サブサーフェスイメージング自
動車応用

三熊 敏靖

日本薬科大学

分子機能科学分野 サブサーフェスイメージング防犯技術応用に関する指導平伸二

福山大学人間文化学部心理学科

サブサーフェスイメージング防犯技術応用に関する指導大杉朱美

福山大学人間文化学部心理学科

サブサーフェスイメージング防犯技術応用に関する指導瀬戸康雄

国立研究開発法人理化学研究所放 サブサーフェスイメージング防射光科学研究センター

舘田英加

犯技術応用に関する指導プレシオ国際特許事務所・弁理士 サブサーフェスイメージング知
財戦略

野北
呂宗昕

和宏

クイーンズランド大学

電子デバイス計測

國立臺灣大學サブサーフェスイメージング蓄電池応用に関する指導69

３．研究成果の概要等について
我々の研究グループでは、応用数学史上の未解決問題、波動散乱の逆問題の解析解である、多重経路散乱場理論を世界で初めて導くことに成功したことにより、透過性の高い波動を用いることが前提となる従来のトモグラフィを置き換える、新しい物体内部の断層的可視化法を実現した。本理論に基づくと、低エネルギーの波動を用いて、異種物質界面での波動の散乱から、物体内部の構造を可視化することが可能となり、さらに多重経路散乱を考慮していることから、従来の共焦点方式ではとらえることが不可能な、物体の陰の構造を撮像することができ、画像センシングに革新がもたらされることになる。本研究では、特に社会問題にまで発展しつつある乳がん画像診断に焦点を絞った技術開発を進めている。乳がん画像診断のディファクトスタンダードは、Ｘ線マンモグラフィであるが、Ｘ線遮断材料であるコラーゲン繊維が大量含まれる高濃度乳房では乳がん検出が困難となり、高濃度乳房を持つ女性はアジア人の５０歳未満の約８０%を占めるといわれている。超音波エコーは深度と S/N の問題、MRI はガドリウム脳沈着の問題、PET は被曝の問題があり、X 線マンモグラフィに勝る乳がんスクリーニング技術は従来技術としては存在していないのが現状である。我々の研究グループでは、乳房の主成分の大部分が低導電率、低誘電率の脂肪であり、乳がん組織が、細胞水、新生血管に含まれる水分により、高誘電率であることから、物性論的考察によりマイクロ波が乳がん検出に最も適していることを突き止めている。これまでの先行研究も含め、マイクロ波マンモグラフィが実現されなかった最大の要因としては、散乱したマイクロ波から散乱体である癌組織をいかに映像化するか、波動散乱の逆問題を解く必要がある上に、１０ｍｍ以下の空間分解能を達成するためには、数 10 GHz の帯域の超広帯域レーダを実現させることが不可欠であったためである。これまで、我々の研究グループでは、世界で初めて波動散乱の逆問題を解析的に解くこと [K.Kimura. Nature Vol.588 pp.S124-S125 (2020), K.Kimura
et al. システム／制御／情報 VOL.64 NO.3 pp.87-91(2020)]、さらに世界最高性能
超広帯域レーダの実現に成功させた[令和元年度 i-Construction 大賞, 国土交通省]。この基盤理論、技術を用いて、２０１９年に世界で初めて、マイクロ波マンモグラフィのプ
ロトタイプ実現に成功させた[朝日新聞 1 面等 他約 250 以上のメディアや web ニュー
スに掲載]。２０２０年度は、マイクロ波マンモグラフィの量産化にむけた、要素技術開発を進め、スイスジュネーブを本拠とする SGS で EMC 規格(JIST0601-1 及びJIST0601-1-2)の企画を獲得し、さらに、マイクロ波マンモグラフィの世界的普及を目指すスタートアップ Integral Geometry Science 社において、製版業、製造業を取得した。また、マイクロ波マンモグラフィに用いられる様々な基盤技術は、コンクリート構造
物の非破壊検査、リチウムイオン蓄電池の検査、防犯セキュリティーゲート等、様々な分
野に生かされ、2020 年１１月時点で、国内のスタートアップ、バイオ医薬品企業関係
で、国内 3 位の時価総額となり、世界各国の超特殊技術専門投資家から注目を集めている。以下では、2020 年度の当初の課題・計画に対した成果の具体的な内容を列挙する。

70

①マイクロ波マンモグラフィの製品開発・評価
課題 1 マイクロ波信号発生源

令和 2 年度では、マイクロ波マンモグラフィ専用の LSI を実装したマイクロ波の信号発
生源の量産用ボードを開発し、製造コストを下げることを課題としていたが、現時点では、ボードの設計、製造体制の構築が完了し、これを装置に組み込みテストした結果、プ
ロトタイプ機と同等以上の性能が達成された。また、複数の周波数帯域のマイクロ波信号
発生源を完成させ、装置全体に組み込みが完了し、量産機用のマイクロ波信号発生源が完
成した。
課題２

マイクロ波を乳房に照射するアンテナ

堅牢なケーシングを施し、ユ-ザービリティの高いマイクロ波マンモグラフィ専用の量産用プローブを完成させることを課題としていたが、マイクロ波マンモグラフィのマルチ
スタティックアンテナの制御回路のボード化が完成し、量産体制を整えた。また実験室において、乳房ファントムに対し、性能テストを実施した。
課題 3

受信信号の検波回路

マイクロ波マンモグラフィでは、乳房内で反射して乳房表面に到達したマイクロ波の位相と振幅をピコセカンドスケールで検波しなければならない。超音波と比べ、10 万倍の速度で伝搬するため、その分、検波回路には、超高速で動作する半導体の使用が不可欠なのである。我々の研究グループでは、最先端の半導体技術を駆使し、10 ピコセカンドス
ケールで検波する回路の開発に成功している。また、計測の S/N の著しい向上のため、疑似ランダム符号のマイクロ波のパルス列を生成、乳房内に、超広帯域アンテナなより照射、乳房内にパルス列が伝搬し、乳房内の乳癌で、乳房表面のあらゆる個所に散乱した“疑似ランダム符号をもつパルス列”を、受信後、本検波回路における、自己相関回路により検波する。 一点から乳房全体に放射し、乳房全体に散乱したマイクロ波を、乳房表
面のあらゆる箇所でその位相と振幅を精密に計測する必要があり、これまでの工学的技術の流用ができない、超最先端の検波技術が必要となり、それを我々の研究グループでは開発に成功していることになる。このマイクロ波回路技術を量産に向けて、ボード化し、普及させることが本項目の目標としており、量産機用の検波モジュールの開発は完了した。
課題４

計測位置情報距離計は、アンテナプローブが、乳房表面でどの位置でデータを取得しているか、全自動で記録する装置であり、距離計を用いることで、再構成された画像が、乳房表面のどの位置に対応するか、正確に対応付けすることができる。これまで開発された距離計の信号制
御系の回路をボード化し、量産対応とすることを本事業の目標としており、距離情報取得の新規回路の開発に成功した。
課題 5

乳房表面に貼る座標シート

マイクロ波マンモグラフィは人間ドックや病院付属の検診センターでの活用を想定して71

いる。測定時期が異なり、定期的に検査したデータを、相互に正確に比較するためには、測定箇所や測定時の乳房の形状など可能な限り一致しているのが望ましい。本座標シー
トでは、乳房の形を固定するとともに、毎回観測の原点を同一のものとし、さらに乳癌が映像化された場合、正確にその座標が記録に残すためのものである。これまでのモダリテ
ィの多くが、得られたデータが、目の前の患者の乳房のどの位置に相当するか位置合わせすることが困難であった。本シートにより、座標が明確化され、手術箇所の正確なマーキ
ングと、部分切除における乳癌組織の取り残しがなくなり、再発防止に繋がることが需要である。本事業では、乳房表面に張るシートの形状や印字方法などを量産対応のものとし、フィルム会社と連携して商品化することを目標としており、乳房表面シールの品質管
理基準の策定のための試験を進め、生産時に混入する異物のサイズの限界値を決定した。
課題 6

機器のユーザーインターフェース、コンソール及びケーシング

現時点のマイクロ波マンモグラフィシステムは、改良、調整がしやすいプロトタイプ機であるが、量産化に向けて、持ち運びが容易で、衝撃に強い、堅牢なケーシングを施す。人間ドックや病院付属の検診センターの他に、検査車両への設置を検討しており、様々なシーンで使用、設置が可能な汎用性の高い構造を設計、製作することを計画していたが、現在、装置の中核部品を機械的、電気的衝撃から保護するためのケースのデザインを現在進めている。

2020 年度の総括
2020 年度は、総括として、各要素技術におけるマイクロ波マンモグラフィ量産期使用の確定、世界各国における知財の成立、医療機器プロトコル相談及び製造販売業取得が大きな成果としてあげられる。知財戦略では、マイクロ波マンモグラフィの最も基本的な特許が日米中欧あわせて 26 カ国成立し、さら原理特許も日米欧など主要各国で成立し、全世界的に制覇した。医療機器プロトコル相談では PMDA との相談により、安全性試験及び性能試験は製造メーカである IGS が自社で非臨床試験の試験内容を策定した。
QMS 体制の構築では、製造販売業を 2019 年 9 月に前倒しにて取得し、後工程に余裕を持たすことに成功した。また上記以外にも、各医療機関における臨床研究の実施、販売体制の構
築など、マイクロ波マンモグラフィの事業化に向けて着実に成果をあげている。

72

４論文・著書・特許出願リスト＊当該年度において学術誌などに発表した論文・著書等の著者，発表論文名，掲載誌，巻号，ページ，年の各項目及び特許出願について記載して下さい。
（受理証明があるものも記載可）[論文]
論文名：Non-destructive visualization of short circuits in lithium-ion batteries by amagnetic field imaging system
著者名：Shogo Suzuki, Hideaki Okada , Kai Yabumoto, Seiju Matsuda, Yuki Mima,
Noriaki Kimura, Kenjiro Kimura
Japanese Journal of Applied Physics, Vol.60, No.5, 2021
[解説]
〇木村建次郎, 稲垣明里, 前澤眞之, 木村憲明. “散らばった波紋から物体の 3 次元構造を決定する数理と世界初のマイクロ波マンモグラフィの実現”, Precision Medicine2020
年 4 月号, 北隆館, Vol.3, No.4, pp.93-96, 2020 年 4 月 25 日発行〇木村建次郎, 稲垣明里, 前澤眞之, 中島義晴, 木村憲明, 河野誠之, 八木潤子, 岡本交二,
國久智成, 谷野裕一, 高尾信太郎, 山神和彦. “マイクロ波マンモグラフィの技術と研究・開発の動向”, 月刊インナービジョン, 株式会社インナービジョン, 第 35 巻, 第 8 号,
pp.52-57, 2020 年 7 月 25 日発行〇2020 年 10 月, 凌霜, “みえないものをみる、レントゲン１００年間の歴史を越える発見”, 神戸大学 凌霜会, ２０２０年１０月号, 第４２７号〇木村建次郎, 稲垣明里,中島義晴, 木村憲明.“世界初のマイクロ波マンモグラフィによる乳癌検診システム”, RF ワールドトランジスタ技術増刊, No.53, pp.49-60, 2021 年〇木村建次郎, 松田聖樹, 鈴木章吾, 美馬勇輝, 木村憲明. “サブサーフェス磁気イメージ
ン グ 技 術 の 開 発 － 蓄 電 池 品 質 管 理 、 イ ン フ ラ 検 査 へ の 応 用 － Development of
Subsurface Magnetic FImaging Technology - Storage battery quality control,
Infrastructurein spection-”, 日本磁気学会第 231 回研究会資料, 2021 年 3 月 30
日
[著書]
著

書：
“マイクロ波マンモグラフィの実現”, 生物・生体・医療のためのマイクロ波利

用～熱/非熱プロセスを用いた基礎から応用の技術～
著者名：木村建次郎, 稲垣明里, 前澤眞之, 中島義晴, 木村憲明
巻，ページ： PP.91-95
発行所，発行年：NTS，2020 年[特許]
発明等の名称：ポテンシャル取得装置、磁場顕微鏡、検査装置およびポテンシャル取得
方法73

出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：木村建次郎
出願日：欧州2020 年 4 月 15 日

出願番号： 2544016[特許]
発明等の名称：検査方法および検査装置
出願者：国立大学法人神戸大学，IGS
発明者：木村建次郎，木村憲明
出願日：日本
出願番号：日本

2020 年 8 月 21 日，米国
6752473，米国

10,586,354[特許]
発明等の名称：観測方法および観測装置
出願者：国立大学法人神戸大学，IGS
発明者：木村建次郎，木村憲明
出願日：日本2020 年 3 月 10 日

2020 年 8 月 6 日

出願番号：67455009

74

５．関 連 活 動 及 び 特 記 事 項（ １ ）外 部 資 金 等 (外 部 資 金 名 (種 目 )，代 表 者 名 ，研 究 タ イ ト ル ，当 該 年 度 の 受 入 金 額 を 記
載）○ 外 部 資 金 名： 兵庫県最先端技術研究事業（COE プログラム）
代 表 者 名： 木村 建次郎
研 究 題 目： 飛沫感染を防ぐ共振トラッキング超高性能プラズマ空気清浄機の開発
受 入 金 額： 10,000 千円○ 外 部 資 金 名： 兵庫県最先端技術研究事業（COE プログラム）
代 表 者 名： 木村 憲明（IGS）
研 究 題 目： レベル５-完全自動運転車実現のための高分解能磁気映像化技術の開発
受 入 金 額： 3,250 千円○ 外 部 資 金 名： JST SCORE 神戸大学イノベーションファンド代 表 者 名： 木村 建次郎
研 究 題 目： 社会危機を未然に防ぐスーパーセキュリティゲートシステムの開発
受 入 金 額 ： 10,000 千円○ 外 部 資 金 名： 令和 2 年度科学研究費助成事業（科学研究費補助金）学術変革領域研究 A
代 表 者 名： 木村 建次郎
研 究 題 目： 散乱理論・散乱イメージング理論の構築
受 入 金 額 ： 20,000 千円○ 外 部 資 金 名： 医工連携イノベーション推進事業
代 表 者 名： 木村 憲明
研 究 題 目：次世代乳がんスクリーニングに向けた世界初のマイクロ波マンモグラフィの開発・事業化
受 入 金 額 ： 239,999 千円○ 外 部 資 金 名： 2020 年度新エネルギー等のシーズ発掘・事業化に向けた技術研究開発事業（フェーズ D）

代 表 者 名： 木村 建次郎
研 究 題 目： 次世代蓄電池実用化に資する
インライン電流密度分布検査システムの大規模実証研究開発

受 入 金 額 ： 120,480 千円○ 外 部 資 金 名： 令和 2 年度建設技術研究開発費補助金
代 表 者 名： 木村 憲明
研 究 題 目： トンネル磁気効果素子を用いたコンクリート内部鉄筋腐食・破断映像化装置の開発
受 入 金 額 ： 4,750 千円（ ２ ） 受 賞 （賞名称，受賞対象，受賞者名，授与機関名、受賞年・月）（KUID にあわせる）【 記載例 】
令和 2 年度学長表彰（ 授与機関名： 神 戸 大 学 ）受賞者名：木村建次郎

受 賞 年 月 ： 2020 年 10 月

（３）研究集会の開催（研究プロジェクトの活動と関連の深いものに限る）

75

なし（ ４ ） そ の 他 ，研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 活 動 と 関 連 の あ る 特 記 事 項[1]2020 年 4 月 1 日 （ 新 聞 社 発 行 BtoB 製 品 情 報 ）新 製 品 情 報 第 38 巻 第 4 号 pp.11 日 刊 工 業 新 聞
リチウムイオン電池の非破壊診断システム[2] 2020 年 4 月 27 日 （ 新 聞 ）日 刊 工 業 新 聞 第 23367 号 19 面
社 会 の 安 心・安 全 を 支 え る 非 破 壊 検 査・計 測・診 断 技 術

リチウムイオン電池の非破壊診断システムの原理と応用例[3] 2020 年 5 月 12 日 (新 聞 )日 経 産 業 新 聞 第 12284 号 7 面
自動運転、ローテクで実用化へ 磁気誘導、悪天候に強く注目[4] 2020 年 6 月 29 日 (新 聞 )日 経 産 業 新 聞 第 12317 号 4 面
大学発スタートアップ経営のプロ活用を[5] 2020 年 7 月 21 日
SpringX

20： 00-21： 00(YouTube 生 配 信 )超 学 校 ONLINE, 「 仕 事 を 生 み 出 す 秘 訣 」 , “「 透 視 の テ ク ノ ロ ジ ー 」 で世界を変える：独創的な研究から生まれた本格派スタートアップ”[6] 2020 年 ８ 月 ６ 日 発 売 , 週 刊 新 潮 , 新 潮 社 , 本 誌 記 者 が 体 験「 が ん 超 早 期 発 見 」最 新 検
査 特 集 , 8 月 13・ 20 日 夏 季 特 大 号 , 第 65 巻 , 第 31 号 （ 通 巻 3247 号 ）[7] 2020 年 8 月 22 日 発 行 , 週 刊 東 洋 経 済 , 東 洋 経 済 新 報 社 , す ご い ベ ン チ ャ ー 100, 第6939 号[8] ２ ０ ２ ０ 年 １ ０ 月 ２ ３ 日 , 日 経 産 業 新 聞 , 日 刊 第 １ ２ ３ ９ ４ 号 １ 面 , “START up 集
積ＭＡＰ

地方美芽吹く起業の「種」”[9] 2020 年 10 月 26 日 , 日 本 産 業 新 聞 電 子 版 , 第 12394 号 １ 面 “神 戸 に な ぜ 医 療 ス タ ー
トアップ

起業支える黒子たち”

https://www.nikkei.com/article/DGXMZO65340520S0A021C2X11000/[10] 2020 年 11 月 4 日 ,日本経済新電子版,

新型コロナ

コ ロ ナ の 課 題 解 決 、医 療 革 新神戸が存在感[11] 2020 年 11 月 15 日 ,分解

日本経済新聞,第 48377 号 ７ 面 ， IGS、 マ イ ク ロ 波 で コ ロ ナ

空気清浄機に応用[12] 2020 年 11 月 25 日

ForbesJapan№ 077のスタートアップ大図鑑

2002021 年 1 月 号

SUPERSTAR[13] 2020 年 12 月 25 日 ，月 刊 プ レ シ ジ ョ ン「 200 社 一 挙 掲 載 ！ 日 本

ENTREPRENEURS」

メ デ ィ シ ン（ ２ ０ ２ ０ 年 １ ２ 月 号 ）Precision

Medicine Vol.3 No.14, 2020 (pp.90(1370)-93(1373)),2020 年 「 散 ら ば っ た 波 紋 から物体の３次元構造を決定する数理と世界初のマイクロ波マンモグラフィの実現」[14] 2020 年 12 月 10 日

Nature vol.588（ ２ ０ ２ ０ 年 １ ２ 月 号 ）AI 特 集「 み え な い 世 界を 視 覚 化 す る 理 論 」（ pp.S124-S125）
Kenjiro Kimura, “Discovering a theory to visualize the world”, Nature Vol.588,

76

pp.S124-S125[15] 2020 年 １ ２ 月 １ １ 日

日 経 産 業 新 聞 第 12426 号 18 面

電磁波で万物見透かす

乳

がん検診に活用も[16] 2020 年 １ ２ 月 ３ ０ 日

日経産業新聞電子版

次 の メ ル カ リ 探 せ NEXT ユ ニ コ ー ン

IGS、 万 物 見 透 か す 数 式 電 池 や が ん 検 診 に 革 新 を注目企業まとめ読み

https://www.nikkei.com/article/DGXZQODZ270YW0X21C20A2000000?unlock=1[17] 2021 年 １ 月 24 日

健康カプセル！ゲンキの時間[18] 2021 年 2 月 1 日

RF ワ ー ル ド ト ラ ン ジ ス タ 技 術 増 刊 No.53_pp.49-60

放映
「世界初

のマイクロ波マンモグラフィによる乳癌診断システム」[19] 2021 年 2 月 7 日

NHK サ イ エ ン ス ゼ ロ

放 映 ，「 命 を 救 う “ 驚 異 の 数 学 ” 発 明 家 ・

木村建次郎」[20] 2021 年 2 月 18 日
電磁波で

日 刊 工 業 新 聞 第 23570 号 23 面

物体内部

輝け！スタートアップ

IGS、

可視化

[21] 2021 年 2 月 15 日 ， ForbesJapan2021 年 1 月 号 、「 200 社 一 挙 掲 載 ！ 日 本 の ス タ ー
トアップ大図鑑

200

SUPERSTAR77

ENTREPRENEURS」

別紙１
様式（年次報告書）
令和３年５月７日

令和２年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 マルチスケール計算生物学研究プロジェクト
研究代表者

部局・専攻・氏名 科学技術イノベーション研究科・近藤昭彦

外 部 資 金

科学研究費補助金

0 千円，

受託研究経費38,845 千円

獲 得 実 績

奨学寄附金

0 千円，

共同研究経費10,340 千円

特許出願件数 4 件，

論文発表件数 6 件，

著書数 0 件

２．構成員とその役割分担
氏
石井

名

部局・専攻

役

割

純

科学技術イノベーション研究科

検証統括

荒木 通啓

科学技術イノベーション研究科

解析統括

蓮沼 誠久

科学技術イノベーション研究科

分析統括

内田 和久

科学技術イノベーション研究科

製造プロセス

李 仁義

科学技術イノベーション研究科

製造プロセス

望月 正雄

科学技術イノベーション研究科

データ解析

竹中 武藏

科学技術イノベーション研究科

データ解析

78

分

担

３．研究成果の概要等について＊継続用紙添付可，研 究 者 や 研 究 テ ー マ ご と な ど ， ３ページ以内に簡 潔 に ま と め て下さい。
連携機関：京都大学、理化学研究所、九州大学、石川県立大学、新潟薬科大学、グリコ、
三菱ケミカル、島津製作所、RITE、産業技術総合研究所、日立製作所○ 原子・分子スケール解析：NEDO プロジェクト
NEDO プロジェクト・スマートセル開発では、新 規 情 報 解 析 技 術 を 開 発 す る こ とにより、微生物が持つ物質生産能力を人工的に最大限引き出した細胞を短期間で構築し、従来法の生産性の凌駕、または生産が難しい有用物質の創製を目指
す 。そ の た め に 必 要 と な る 基 盤 技 術 を 開 発 す る と と も に 、特 定 の 生 産 物 質 に お ける実用化技術を開発することを目的とした。
本 年 度 は 、 NEDO プ ロ ジ ェ ク ト 内 の 連 携 に よ り 、 酵 素 反 応 設 計 を 中 心 に 先 端的モデル解析・ソフトウェア開発を実施した。
○ 分子・細胞スケール解析：NEDO プロジェクト
微生物の生産能力を最大限引き出す上では、微生物の代謝産物を網羅的に計測 し て 、シ ミ ュ レ ー シ ョ ン へ 活 用 し て い く こ と が 求 め ら れ る 。そ こ で 、代 謝 産 物
細 胞 内 濃 度 の デ ー タ を 取 得 可 能 な 技 術 基 盤 の 開 発 を 行 い 、 NEDO 参 画 プ ロ ジ ェ
ク ト 機 関 と の 連 携 を 通 じ て 、微 生 物 育 種 へ の 活 用 を 実 施 す る こ と と し た 。ま た 、ゲノムスケールモデル(GSM)を用いた FBA(Flux balance analysis)や微分方程式モデルなどのシミュレーションによる代謝改変方策の探索が実施されており、その有効性が示
唆されている。このため、有用物質生産の改善方策を探索する方法として、実際に実験的に得られた培養のタイムコースデータの一部を利用した疑似的な dFBA による手法を想定しその有効性を検証することを目的とした。さらに、スマートセル開発に特化した知識ベースを構築することを目的に、文献データ・公開データ等からの情報抽出および知識ベース構築を行う AI 基盤技術の開発と、スマートセル開発の一連のプロセスに応じたデータ処理・学習技術の開発を行う。これにより、オミクス測定データや代謝モデルの解釈の迅速化、代謝経路設計・酵素反応選択の意思決定支援、更には遺伝
子・代謝物に関する新たな知識発見と獲得を目指し、有効性検証と連動した知識ベース拡充と AI 基盤技術高度化を進め、本プロジェクトが対象とする宿主・生産物への適用拡大を狙うこととした。
本 年 度 は NEDO プ ロ ジ ェ ク ト に お い て 、物 質 生 産 を 目 指 し た 遺 伝 子・代 謝 関
連データの取得により、データ主導型のモデル開発と統合解析技術開発を実施した。

79

４．論文・著書・特許出願リスト[論文]
論文名： In vivo evaluation of the ZHER2-BNC/LP carrier encapsulating an anticancer drug and aradiosensitizer
著者名：Nishimura, Y., Ezawa, R., Morita, K., Nakayama, M., Ishii, J., Sasaki, R., Ogino, C.,
Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：ACS Applied Bio Materials, 3(11), 7743-7751, 2020
論文名：Exchange of endogenous and heterogeneous yeast terminators in Pichia pastoris totune mRNA stability and gene expression
著者名：Ito, Y., Terai, G., Ishigami, M., Hashiba, N., Nakamura, Y., Bamba, T., Kumokita, R.,
Hasunuma, T., Asai, K., Ishii, J., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Nucleic Acids Research, 48(22), 13000-13012, 2020
論文名：Comparative analyses of site-directed mutagenesis of human melatonin MTNR1A and
MTNR1B receptors using a yeast fluorescent biosensor
著者名：Nakamura, Y., Asama, R., Tabata, T., Morita, K., Maruyama, T., Kondo, A., Ishii, J.
掲載誌，巻，ページ：Biotechnology and Bioengineering, 118(2), 863-876, 2021
論文名：Robust and flexible platform for directed evolution of yeast genetic switches
著者名：Tominaga, M., Nozaki, K., Umeno, D., Ishii, J., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Nature Communications, 12, 1846, 2021
論文名：Metabolic design for selective production of nicotinamide mononucleotide from glucose
and nicotinamide
著者名：Shoji, S., Yamaji, T., Makino, H., Ishii, J., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Metabolic Engineering, 65, 167-177, 2021
論文名：An ion-pair free LC-MS/MS method for quantitative metabolite profiling of microbial
bioproduction systems
著者名：Takenaka, M., Yoshida, T., Hori, Y., Bamba, T., Mochizuki, M., Vavricka, C. J.,
Hattori, T., Hayakawa, Y., Hasunuma, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Talanta, 222, 121625, 2021

[著書]
なし

80

[特許]
発明等の名称：遺伝子スイッチを選抜する方法
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：石井純，冨永将大，能崎健太，近藤昭彦
出願日：2020 年 12 月 4 日
出願番号：特願 2020-202233
発明等の名称：遺伝子スイッチ
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：石井純，冨永将大，能崎健太，近藤昭彦
出願日：2020 年 12 月 4 日
出願番号：特願 2020-202234
発明等の名称：高発現高制御性遺伝子スイッチ
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：石井純，冨永将大，能崎健太，近藤昭彦
出願日：2020 年 12 月 4 日
出願番号：特願 2020-202239
発明等の名称：内在性遺伝子の発現が増強された遺伝子組換え細胞の製造方法
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：伊藤洋一郎，石井純，近藤昭彦
出願日：2021 年 3 月 18 日
出願番号：PCT/JP2021/011093

81

５．関 連 活 動 及 び 特 記 事 項（ １ ）外 部 資 金 等 (外 部 資 金 名 (種 目 )，代 表 者 名 ，研 究 タ イ ト ル ，当 該 年 度 の 受 入 金 額 を 記
載）【 記載例 】
○ 外 部 資 金 名： 未 来 社 会 創 造 事 業 「 地 球 規 模 課 題 で あ る 低 炭 素 社 会 の 実 現 」
代 表 者 名 ：原清敬
研 究 題 目： DNA モジュールの多様化
受 入 金 額： 5,340,000 円○ 外 部 資 金 名： AMED 次 世 代 治 療 ・ 診 断 実 現 の た め の 創 薬 基 盤 技 術 開 発 事 業
代 表 者 名： 近 藤 昭 彦
研 究 題 目： 高性能な国産細胞株の構築
受 入 金 額： 28,959,251 円○ 外 部 資 金 名： AMED 次 世 代 治 療 ・ 診 断 実 現 の た め の 創 薬 基 盤 技 術 開 発 事 業
代 表 者 名： 石 井 純
研 究 題 目：バイオ医薬品の多品種・大量製造に適した微生物による高度生産技術の開発
受 入 金 額： 4,545,455 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 石 井 純
研 究 題 目： バイオ生産プロセスを用いた特殊ペプチド創出の可能性検討
受 入 金 額： 740,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 近 藤 昭 彦
研 究 題 目： 微生物・酵母（スマートセル）を用いた診断薬の原料開発
受 入 金 額： 6,159,000 円○ 外 部 資 金 名： 受 託 （ 共 同 ） 型 協 力 研 究
代 表 者 名： 近 藤 昭 彦
研 究 題 目： バイオ医薬品の高度製造技術の開発/高性能な国産細胞株の構築
受 入 金 額： 3,441,000 円（ ２ ） 受 賞 （賞名称，受賞対象，受賞者名，授与機関名、受賞年・月）（KUID にあわせる）
令和 2 年度神戸大学学長表彰（財務貢献者）※（ 授与機関名： 神 戸 大 学 ）受賞者名：近藤昭彦、蓮沼誠久

82

受 賞 年 月 ： 令 和 2 年 10 月

優秀発表賞（ 授与機関名：日 本 農 芸 化 学 会 関 西 支 部 ，対 象 研 究 テ ー マ：酵 母 に お け る ス ク ア レン生合成経路の改変および下流モノオキシゲナーゼの発現調節）
受 賞 者 名 ： 宮崎敬太

受 賞 年 月 ： 平 成 2 年 11 月

優秀発表賞
（ 授与機関名：日 本 農 芸 化 学 会 関 西 支 部 ，対 象 研 究 テ ー マ：ド ー パ ミ ン 発 酵 生 産 性を 簡 易 的 に 評 価 す る GPCR メ タ ボ ラ イ ト セ ン サ の 開 発 ）受 賞 年 月 ： 平 成 2 年 11 月

受 賞 者 名 ： 浅間梨々花（３）研究集会の開催（研究プロジェクトの活動と関連の深いものに限る）（ ５ ） そ の 他 ，研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 活 動 と 関 連 の あ る 特 記 事 項

83

別紙１
様式（年次報告書）
令和３年５月７日

令和２年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 神経回路網シミュレーションモデル研究
部局・専攻・氏名 大学院工学研究科・電気電子工学専攻・大森敏明

研究代表者

外 部 資 金

科学研究費補助金

獲 得 実 績奨学寄附金

特許出願件数件，21,580 千円，

受託研究経費14,820 千円

千円，

共同研究経費千円

論文発表件数 5 件，

著書数

部局・専攻

役

件

２．構成員とその役割分担
氏
大森

名

敏明

大学院工学研究科・電気電子工学 研究代表者
専攻・准教授横川三津夫

先端融合研究環・教授

研究分担者

和氣

弘明

先端融合研究環・特命教授

研究参画者

名古屋大学・大学院医学系研究科・総合医学専攻・教授
森田光洋

大学院理学研究科・生物学専攻・ 研究参画者
准教授

橘

吉寿

大学院医学研究科・医科学専攻・ 研究参画者
准教授

Amitava Majumdar 米国・カリフォルニア大学サンデ 研究参画者
ィエゴ校・サンディエゴスーパーコンピュータセンター・部長
Subhashini

米国・カリフォルニア大学サンデ 研究参画者

Siyagnanam

ィエゴ校・サンディエゴスーパーコンピュータセンター・スタッフ

84

割

分

担

３．研究成果の概要等について【研究の背景および目的】
本プロジェクトでは，神経回路網の動きを神経生理学に基づいてモデル化した数理モデルによるシミュレーションを通して，脳型情報処理システムの解明
及び工学分野への適用可能性について追求することを目的としている．このため ，米 国・カ リ フ ォ ル ニ ア 大 学 サ ン デ ィ エ ゴ 校 (UCSD)・サ ン デ ィ エ ゴ・ス ー パ
ー コ ン ピ ュ ー タ セ ン タ ー（ SDSC）と の 連 携 に よ り ，イ ェ ー ル 大 学 と デ ュ ー ク 大
学 で 開 発 が 進 め ら れ て い る 神 経 回 路 網 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 環 境 NEURON を 構 築
し ，NEURON 環 境 の 実 問 題 へ の 適 用 可 能 性 に つ い て 評 価 す る ．ま た ，こ の シ ス
テムに適合した数理モデルを構築し，脳型情報処理システムの機能と神経回路
網 の 空 間 構 造 と の 間 の 連 関 を 解 明 す る と と も に ，医 工 学 分 野 へ の 適 用 可 能 性 や ，イメージングデータとして計測される神経活動データからの数理モデル抽出を実現するデータ駆動型のアプローチを探求することを目標として，令和２年度
は，下記に示す 3 つのテーマに関する研究を行った．なお，本研究プロジェク
ト に 関 連 し て ，科 学 研 究 費 補 助 金・国 際 共 同 研 究 加 速 基 金（ 国 際 共 同 研 究 強 化 ）に 採 択 さ れ ，国 際 共 同 研 究 を 推 進 し て い る ．こ れ ま で 本 プ ロ ジ ェ ク ト に 関 連 し て
実 施 し て き た CREST（ バ イ オ オ プ ト 領 域 ）に 加 え て ，前 年 度（ 令 和 元 年 度 ）より CREST（ 数 理 的 情 報 活 用 基 盤 領 域 ）に 採 択 さ れ ，さ ら に ，次 年 度（ 令 和 ３ 年度 ） よ り 科 学 研 究 費 補 助 金 ・ 基 盤 研 究 （ B） に 採 択 さ れ て い る ．
【研究成果の概要】
１ ． 細 胞 外 電 場 の 効 果 を 有 す る 大 脳 皮 質 神 経 回 路 網 の NEURON 環 境 構 築 ・ 情
報 論 的 解 析 ，デ ー タ 駆 動 型 ア プ ロ ー チ に 基 づ く 非 線 形 ダ イ ナ ミ ク ス の 推 定・制 御アルゴリズムの構築，ならびに，他分野への応用
大脳皮質では多数の神経細胞が複雑に情報 の や り と り を 行 う こ と に よ っ て ，高 次 の 情
報 処 理 機 能 が 実 現 さ れ て い る ．本 年 度 は ，経頭蓋磁気刺激法による脳疾患治療や非シナプス間相互作用として注目を集めている細胞 外 電 場 の 効 果 に 注 目 し ，細 胞 外 電 場 の 効 果を 有 す る 大 脳 皮 質 神 経 回 路 網 の NEURON
シミュレーション環境を構築した．さらに，
情 報 論 的 解 析 に よ り ，細 胞 外 電 場 が 大 脳 皮 質

図：細胞外電場の効果を有する神経回路
網の NEURON 環境構築，大脳皮質神経
回路のデータ駆動型推定アルゴリズム

における情報伝達の促進や抑圧などの調整機構を有することを強く示唆する結果を得ることに成功した．
近年の計測技術の発展により，脳神経システムの時空間データの計測が実現
さ れ つ つ あ る ．NEURON 環 境 で は ，個 々 の 神 経 細 胞 の 形 態 構 造（ 神 経 細 胞 の 空
間 構 造 ）は 比 較 的 精 緻 に 数 理 モ デ ル 化 さ れ て い る も の の ，神 経 回 路 の ネ ッ ト ワ ー
ク構造は未知の場合が多く，データ駆動でこれらの特性を推定する方法を構築
す る 必 要 が あ る ． そ こ で ， NEURON 環境で実装される神経ネットワーク構造を実験

85

データから推定するためのデータ駆動型アルゴリ
ズムの構築を推進した．本年度は，特に，大脳皮質の層状構造を考慮した神経ネットワークに注目し，各層における局所回路から得られるスパイク
系列から，ネットワーク構造を推定するためのデータ駆動型手法を構築した．大 脳 皮 質 の 層 構 造を考慮する場合，系の複雑さのため，尤度関数を陽に得ることが困難となる．そこで，尤度関数が明示的に与えられない場合に有効な
ベイズ推論の枠組みである近似ベイズ計算とNEURON 環 境 に 基 づ く 神 経 回 路 網 モ デ ル とを 融 合 す る こ と で ， NEURON 環 境 の 実 問 題への適応を実現するための神経データ解析技術を構築した．得られた成果は，北米神経科

図：神経回路ダイナミクス推定とダイ
ナミクス制御を同時に実現するデータ駆動型アルゴリズム

学会や脳型人工知能に関する国際会議において公表するとともに，関連する研究会において依頼講演を受けた．
近年の光計測と光操作の進展により，神経応答を踏まえた神経制御技術の確立 が 求 め ら れ て い る ．本 年 度 は ，観 測 デ ー タ に 基 づ い た 神 経 ダ イ ナ ミ ク ス の 推 定と動的制御を同時に実現するアルゴリズムの開発を行った．昨年度に構築した単一神経細胞の制御技術をさらに進展させ，局所回路の神経ダイナミクスと神経 回 路 制 御 を 実 現 す る ア ル ゴ リ ズ ム の 構 築 を 行 っ た ．得 ら れ た 成 果 は ，IEEE が主催する国際会議や脳型計算機に関する国際会議において公表した．
さ ら に ，数 理 構 造 の 類 似 性 に 注 目 し ，本 プ ロ ジ ェ ク ト で 神 経 回 路 の 非 線 形 ダ イ
ナミクスに対して構築した手法に基づいて，地球惑星科学における非線形ダイ
ナミクスを抽出する方法の構築を行った．国立研究開発法人海洋研究開発機構(JAMSTEC)と 共 同 で ，岩 石 形 成 ダ イ ナ ミ ク ス を 支 配 す る 不 均 質 反 応 を デ ー タ 駆
動で推定する方法をベイズ推論やスパースモデリングに基づいて構築した．
本プロジェクトで構築したデータ駆動的アプローチの研究について，研究代
表者は東京大学からの依頼を受け，東京大学高次元データ駆動科学教育プログ
ラ ム に お け る 全 ７ 回 の 集 中 講 義 を 行 い ，他 大 学 の 研 究 者 や 学 生 に 対 し て ，本 研 究
プロジェクトで得られた研究成果の紹介を行った．
２．イメージングデータからの情報抽出・情報認識技術の研究
近年の神経イメージング技術の発展により，神経ネットワークを構成する多数 の ニ ュ ー ロ ン の 同 時 計 測 が 実 現 さ れ つ つ あ る ．し か し な が ら ，神 経 イ メ ー ジ ン
グで計測されたデータからその背後にある時空間構造を自動的に抽出する技術
は 確 立 し て い な い ．本 年 度 は ，イ メ ー ジ ン グ 計 測 に お い て ，計 測 デ ー タ に 潜 む 空間構造や時間構造を自動的に抽出するとともに，計測データの解像度と比してよ り 高 解 像 度 の デ ー タ を 得 る た め の ア ル ゴ リ ズ ム の 構 築 を 行 っ た ．ま ず ，空 間 超解像技術に注目し，本研究プロジェクトで開発してきたスパースモデリングに
基 づ く デ ー タ 駆 動 型 解 析 技 術 (Otsuka and Omori, Neural Networks, 2019)を 応

86

用 す る こ と で ，低 解 像 度 と 高 解 像 度 に 共 通 のス パ ー ス 基 底 表 現 を 実 現 し ，低 解 像 度 画 像 から高解像度画像を推定する方法の構築を行っ た ．加 え て ，神 経 イ メ ー ジ ン グ デ ー タ の 時
間 超 解 像 へ の 応 用 を 想 定 し ，動 画 像 か ら の 超
解 像 技 術 の 研 究 を 行 っ た ．前 年 度 に 構 築 し た
深 層 学 習 ア ル ゴ リ ズ ム に 対 し て ，よ り 精 緻 な
推 定 結 果 を 実 現 す る た め に ，敵 対 的 生 成 ネ ッ
ト ワ ー ク を 導 入 し た 方 法 を 構 築 し ，低 い 時 間
解像度の動画像データから高い時間解像度の動画像をより高精度で推定できることを示 し た ．こ れ ら の 成 果 は ，知 能 シ ス テ ム に 関する国際会議にて発表を行った．

図：敵対的生成ネットワークに基づくイメージングデータの時間超解像

３．多次元時系列データからの潜在ダイナミクス抽出に関する理論研究
計測技術の発展により，我々の手にする科学技術データが大規模かつ高次元化しつつある．神経科学データにおいても多数の神経細胞からの同時計測が実現 さ れ て お り ，計 測 デ ー タ か ら 潜 在 情 報 を 抽 出 す る た め の 確 立 が 望 ま れ て い る ．
本年度は，非線形動的システムの逆問題に重要な数理モデルである非線形状
態空間モデルに対して，計測データからその背後にある状態変数の時間発展や非線形ダイナミクスを支配する物
理パラメータを精緻に推定するためのアルゴリズムの構築を行った．
機械学習に基づく時系列解析手法
である粒子ギブス法と統計物理学
で提案されているレプリカ交換モ
ンテカルロ法を融合することにより ，潜 在 変 数 分 布 と パ ラ メ ー タ 分 布の 同 時 推 定 を 実 現 し ，部 分 的 に 観 測されるデータに基づいて非線形ダ
イナミクスを精緻に推定する方法の 構 築 に 成 功 し た ．こ の 成 果 は 物 理系の学術雑誌や京都大学数理解析

existing method

proposed method

図：非線形ダイナミクスのデータ駆動型推論による
潜在変数分布とパラメータ分布の同時推定

研究所講究録に受理されるとともに，関連する研究会より依頼講演を受けた．
以 上 の 通 り ，令 和 ２ 年 度 は 神 経 回 路 網 に 関 す る 医 学・工 学・脳 科 学 の 融 合 研 究を UCSD と の 国 際 共 同 研 究 と し て 推 進 す る と と も に ， 神 経 回 路 網 研 究 の 推 進 に
お い て 構 築 し た ，神 経 ダ イ ナ ミ ク ス 抽 出 の た め の 情 報 処 理 技 術 を 用 い て ，地 球 惑
星科学分野における計測データからのダイナミクス推定へと応用する研究も行った．

87４．論文・著書・特許出願リスト＊当該年度において学術誌などに発表した論文・著書等の著者，発表論文名，掲載誌，巻号，ページ，年の各項目及び特許出願について記載して下さい。
（受理証明があるものも記載可）[論文]
論文名：Exploration of Nonlinear Parallel Heterogeneous Reaction Pathways
through Bayesian Variable Selection
著者名：Ryosuke Oyanagi, Tatsu Kuwatani, Toshiaki Omori
掲載誌：European Physical Journal B, Vol. 94, pp. 42:1-12，2021 年
論文名：Replica Exchange Particle Gibbs Method with Ancestor Sampling
著者名：Hiroaki Inoue, Koji Hukushima, Toshiaki Omori
掲載誌：Journal of the Physical Society of Japan, Vol. 89, No. 10, pp. 104801:1-7，
2020 年
論文名：Online Bayesian Approach for Estimation and Control of Neural System
著者名：Shuhei Fukami, Toshiaki Omori
掲載誌：Proceedings of IEEE 3rd Global Conference on Life Sciences andTechnologies, 2021 年
論文名：Video Frame Rate Up-Conversion via Spatio-Temporal Generative
Adversarial Networks
著者名：Naomichi Takada, Toshiaki Omori
掲載誌：Journal of Image and Graphics，2021 年
論文名：データ駆動型アプローチによる神経ダイナミクスの推定
著者名：大森敏明
掲載誌：京都大学数理解析研究所講究録，2021 年[参考：国際学会における発表][1]“Bayesian Data-driven Approach for Extracting Nonlinear Dynamics ofHeterogeneous Reactions”
Masaki Ito, Tatsu Kuwatani, Ryosuke Oyanagi, Toshiaki Omori
JpGU-AGU Joint Meeting 2020 (2020)[2] “Estimation of Neural Dynamics with Particle Markov Chain Monte Carlo”

Hiroaki Inoue, Koji Hukushima, Toshiaki Omori
The 9th RIEC International Symposium on Brain Functions and Brain
Computer (2020)88

[3] “Influence of Extracellular Electric Fields on Network Model of Neocortical

Neural Circuit”
Naoki Matsumoto, Toshiaki Omori
The 9th RIEC International Symposium on Brain Functions and Brain
Computer (2020)[4] “Online Data-driven Estimation and Control of Nonlinear Model for Neuronal

Dynamics”
Shuhei Fukami, Toshiaki Omori
The SfN Global Connectome, Society for Neuroscience (2021)[5] “Data-driven Analysis of Information Transfer Using Cortical Neural Circuit

Model with Extracellular Electric Field”
Naoki Matsumoto, Toshiaki Omori
The SfN Global Connectome, Society for Neuroscience (2021)[6]“Online Bayesian Approach for Estimation and Control of Neural System”
Shuhei Fukami, Toshiaki Omori
2021 IEEE 3rd Global Conference on Life Sciences and Technologies (2021)

89５．関 連 活 動 及 び 特 記 事 項（ １ ）外 部 資 金 等 (外 部 資 金 名 (種 目 )，代 表 者 名 ，研 究 タ イ ト ル ，当 該 年 度 の 受 入 金 額 を 記
載）○ 外 部 資 金 名： 戦 略 的 創 造 研 究 推 進 事 業 チ ー ム 型 研 究 （ CREST）「数学・数理科学と情報科学の連携・融合による情報活用基盤の創出と社会課題解決に向けた展開・幾何学的離散力学を核とする構造保存的システムモデリング・シミュレー
ション基盤（研究総括：上田修功・研究代表：谷口隆晴））」
研 究 担 当 者 名： 大森敏明
研 究 題 目： 構造保存的システムモデリング
受 入 金 額： 14,820,000 円 （ 期 間 全 体 の 受 入 金 額 ： 72,800,000 円 ）（ ２ ） そ の 他 ，研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 活 動 と 関 連 の あ る 特 記 事 項〇集中講義
大森敏明，データ駆動科学入門Ⅱ
東 京 大 学 高 次 元 デ ー タ 駆 動 科 学 教 育 プ ロ グ ラ ム ・ 集 中 講 義 （ 105 分 ×7 回 ）〇依頼講演「データ駆動型メレオロジーに基づく階層連関モデリング技術の創成」
大森敏明
フ ィ ジ オ メ レ オ ロ ジ ー 研 究 会 ， 大 阪 大 学 大 学 院 医 学 系 研 究 科 ， 2020 年「データ駆動型アプローチに基づく物理モデリングⅠ」
大森敏明
研究会「幾何学的力学・計算代数学を基礎とするデータ駆動型モデリング」
2020 年「データ駆動型アプローチに基づく物理モデリングⅡ」
大森敏明
研究会「幾何学的力学・計算代数学を基礎とするデータ駆動型モデリング」
2020 年「データ駆動型アプローチに基づく神経活動の解析」
井上広明, 大森敏明
神 戸 大 学 先 端 融 合 研 究 環 第 4 回 極 み プ ロ ジ ェ ク ト シ ン ポ ジ ウ ム 2020 年「データ駆動型アプローチによる非線形ダイナミクスの推定」
大森敏明
KISC Workshop 2020， 2020 年

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